Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von Informationen unter Verwendung eines photolumineszenten Materials Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeich nen von Informationen unter Verwendung eines photo- lumineszenten Materials und zum Abfragen dieser In formationen durch Beleuchtung des photolumineszen- ten Materials mit ultravioletter Strahlung und Bestim mung der spektralen Charakteristiken der ausgesandten Lumineszenzstrahlung.
Es ist bereits ein Verfahren beschrieben, bei dem Zahlen, Buchstaben oder Symbole mit einer Anzahl von photolumineszierenden Stoffen, vorzugsweise mit Chelaten von Lanthaniden-Ionen, codiert werden. Diese Symbole, Buchstaben oder Zahlen enthalten ver schiedene hlischuncen aus einer oder mehreren der photolumineszierenden Komponenten. Die Anzahl der verschiedenen Symbole ist 2"-1, wobei n die Anzahl der photolumineszierenden Komponenten ist. Z. B. können 15 Symbole bei vier Komponenten, 63 Sym bole bei 6 Komponenten u. dgl. aufgezeichnet werden.
Jedes Symbol wird durch die Mischung der verschiede nen Komponenten die diesem Symbol entsprechen dar- 0 estellt, und das Symbol wird durch Beleuchtung mit ultraviolettem Licht, z. B. mit einer Quecksilberdampf lampe abgelesen und das Fluoreszenzlicht lässt man auf eine Anzahl von Detektoren auffallen, die gleich der Anzahl der photolumineszierenden Komponenten ist, wobei jeweils ein Detektor rur auf den Wellenlän genbereich der Fluoreszenzstrahlung einer einzigen Komponente anspricht.
Die Chelate der Lanthaniden- Ionen fluoreszieren in sehr schmalen Wellenlängenban den infolge der Erregung der Lanthaniden-Atome in einen besonderen metastabilen Zustand. Eine Emission tritt ein, wenn das Atom in einen niederen Energiezu stand zurückkehrt.
Bei gewöhnlichen fluoreszierenden Materialien liegt ein etwas anderer Mechanismus vor und diese haben viel breitere Fluoreszenzbanden. Dies ist der Grund, warum chelati;ierte Lanthaniden-Ionen wenigstens für einen Teil und wenn erforderlich für alle photolumineszierenden huniponenten bevorzugt werden. Im allgemeinen sind die Fluoreszenzbanden von gewöhnlichem fluoreszierendem Material, wie z. B.
von 4,5-Diphenylimidazolon-2, so breit, dass es im all gemeinen zweckmässig ist, nur einen gewöhnlichen Ftuoreszenzstrahler als Komponente in dem codierten Symbol zu verwenden.
Das Verfahren der eingangs bezeichneten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass Infor mationen tragende Symbole auf einzelne Flächenberei che eines Trägers aufgebracht werden, wobei jeder Symbol-Flächenbereich mehrere nach ihrer spektralen Charakteri3tik unterscheidbare photolumineszente Komponenten aufweist.
Die Erfindun; betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Informa tionsträger und Druckorgane zum Drucken von Sym bolen auf einzelne Flächenbereiche des Trägers derart, dass jedes Symbol mehrere photoiumineszente Kompo nenten enthält.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeich nung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Maschinen- oder Druckband in per- _pektivischer Ansicht, Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Darstellung eines Teils dieses Bandes, aus der die Unterteilung in Zonen klarer hervorgeht, Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines Codier-Druckkopfes mit 6 Typen, Fig. 4 zeigt die Ansicht eines Druckkopfes mit teil weise dargestelltem Druckhebel, Fig. 5 zeigt vier Symbole, die in vertikalen Streifen angeordnet sind, Fig. 6 zeigt schematisch einen Ablesemechanismus für alle photolumineszierenden Symbole,
Fig.7 zeigt schematisch fünf Druckköpfe im Kon takt mit einem Farbkissen, das in 10 Streifen unterteilt i=t, von denen jeder eine bes:inim;
e Codierfarbc trägt, Fig.8 zeigt schematisch diesen Mechanismus un mittelbar vor dem Druck, Fig.9 zeigt die ganze Maschine teilweise im Aus schnitt, Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch eine Walze einer gewöhnlichen elektrischen Schreibmaschine, wobei eine Type gerade anschlägt, Fi.g.11 zeigt eine in Sektoren unterteilte Codier- Druckscheibe, Fig. 12 zeigt in einem Schnitt und in halbschemati scher Form eine Schreibmaschinenwalze und einen Code-Symbol-Drucker,
Fig.13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Druckstockes in vergrössertem Massstab, Fig. 14 zeigt einen vergrösserten Schnitt durch den Druckstock, wobei zwei Stempel zu sehen sind, Fig. 15 zeigt einen porösen Druckhebel, Fig. 16 zeigt einen einstückig ausgebildeten Druck hebel, der aus dem Schreibmaschinenmechanismus her ausgenommen werden kann, Fig.17 zeigt im Aufriss einen Schreibmaschinen wagen mit einer vereinfachten Tastatur von nur 10 Tasten, Fig. 18 zeigt in einem Blockschaltschema die elek trischen Verbindungen und den Code für die 10 Zif fern,
die durch die Tasten repräsentiert werden, Fig. 19 zeigt in einer ähnlichen Ansicht eine modi fizierte Ausführungsform, Fig.20 veranschaulicht schematisch den Betrieb der Speichereinrichtung für eine fünfstellige Zahl, Fig.21 zeigt in einer vergrösserten Ansicht den Codier-Druckstock oder Druckkopf für die in Fig. 19 dargestellte Ausführungsform, Fig.22 zeigt ein Blatt Schreibmaschinenpapier in Teilansicht mit einer Anzahl von vorgedruckten Liniensätzen für vier Farben, die für die Aufzeichnung von Zahlen geeignet sind, Fig. 23 zeigt stilisierte Ziffern für das in vier Zeilen linierte Druckpapier,
wie es in Fig. 22 dargestellt ist, Fig.24 zeigt in einer ähnlichen Darstellung ein fünfzeiliges Papier , mit dem Buchstaben wiedergege ben werden können, Fig.25 zeigt eine von der Darstellung in Fig.23 sich etwas unterscheidende Form des Druckes und Fig.26 zeigt ein weiteres Muster für vier Codier farben-Komponenten.
Um die Schwierigkeiten der Interferenzen zwischen Komponenten zu vermeiden, werden als fluoreszie rende Stoffe bestimmte Komplexe der seltenen Erdme- tallionen mit einer Ordnungszahl grösser als 57 bevor zugt. Diese 'Metallionen gehören alle zu den Lanthani- den und werden deshalb als Lanthaniden-Ionen mit einer Ordnungszahl grösser als 57 bezeichnet. In eini gen der Beispiele werden Stoffe beschrieben, die sowohl Lanthaniden-Ionen als auch Ionen seltener Er den enthalten und nicht zu der Lanthan-Gruppe gehö ren.
Die chromophore Gruppe kann weitgehend oder vollständig organischen oder anorganischen Charakter haben. Die verschiedenen Arten von chromophoren Gruppen haben sowohl Vorteile als auch Nachteile. Die organischen Gruppen, die organische Chelat- Liganden enthalten, haben den Vorteil, dass sie mei stenteils löslich oder leicht in Farbträgern dispergierbar sind, um Farben zu bilden, die in Form von relativ homogenen Schichten trocknen. Die Stabilität der organischen chromophoren Gruppen bei Bedingungen, die sie zu zersetzen trachten, wie z.
B. bei langdauern der Einwirkung einer intensiven chemisch wirksamen Strahlung ist nicht die beste. Im Gegensatz hierzu sind anorganische chromophore Gruppen meistenteils ge genüber chemisch wirksamen Lichteinflüssen sehr sta bil, gegenüber denen organische chromophore Gruppen nicht so stabil sind. Andererseits bilden die anorgani schen chromophoren Gruppen Stoffe, die meistenteils nicht in Farbträgern löslich und auch nicht leicht dispergierbar sind, um Farben zu bilden, die beim Trocknen relativ homogene Schichten ergeben.
Die Wahl der jeweiligen lumineszierenden Verbindungen für einen Verwendungszweck kann weitgehend von praktischen Gesichtspunkten, die den beabsichtigten Verwendungszweck der Codierfarben einschliessen, be stimmt werden. Wenn deshalb z. B. Gegenstände mit Codierfarben zum Sortieren codiert werden und die Farben nicht unter extremen Bedingungen, wie z. B. bei einer langen Einwirkung von chemisch wirksamem Licht stabil bleiben müssen, dann werden gewöhnlich Stoffe unter Verwendung von organischen chromopho- ren Gruppen bevorzugt. Wenn andererseits lumineszie rende Stoffe kontinuierlich extremen Bedingungen, wie z.
B. einem starken chemisch wirksamen Licht, ausge setzt sind, haben lumineszierende Stoffe mit anorgani schen chromophoren Gruppen viele Vorteile. Andere Verwendungszwecke unter Bedingungen, die zwischen den zwei genannten Extrembedingungen liegen, ermög lichen die Anwendung beider Arten von Stoffen. Es ist ebenfalls möglich, in einer einzigen Farbe sowohl orga nische als auch anorganische lumineszierende Stoffe zu haben, und es wird deshalb der eine oder der andere oder beide Typen verwendet.
Besonders bevorzugte anorganische chromophore Stoffe sind Halogenid-Charlkogenid-Oxyd- und Oxya- nionliganden einschliesslich Zusammensetzungen, in denen Lanthaniden-Komplexe als Gastverbindungen in eine aus nicht Lanthaniden bestehende Matrix (Wirts gitter) eingebettet sind.
In bestimmten Wirtsgittern ist es möglich; dass eine Absorption in chromophoren Gruppen erfolgt, die nicht direkt mit dem Lanthanid- Ion. das luminesziert, verbunden sind, wobei etwas oder die gesamte Energie auf das entsprechende Lant- hanid-Ionensystem übertragen wird, um es zur Lumi- r.eszenz zu erregen. Wenn ein solcher Fall existiert, ist es klar, dass das Wirtsgitter mit dem lumineszierenden Anteil die aktive Komponente bildet.
Diese aktive Komponente müsste dann zu einem feinen Pulver ge mahlen werden, um mit anderen aktiven Komponenten zum Bilden von Codierfarben vermischt zu werden.
Oxyanion-Liganden sind beispielsweise Boart, Alu minat, Silicat, Phosphat, Sulfat, Titanat, Vanadat, Chromat, Arsenat, Zirconat, Niobat, Molybdat, Plum- bat, Antimonat, Germanat, Gallat, Stannat, Wismut hat, Wolframat, und Derivate, die sich von diesen durch Änderungen des Wertigkeitszustandes unterschei den.
Beispiele für mögliche aktive Komponenten sind z. B. die Verbindungen Y, _ rM.VOa, Cd, _ ,M.VOa, Lu, - _,M.,VO,, (Camo0,), - -,(?VO,)" Cal - .=,Na_,M,(VO,)2, Cd, _ ,M,Nb0,' (CaMoO4)1 - a(MNbO4) <B>x</B> r (Cao,93Pbo,o5M004) i -.(Mz(Mo04)3).I Bi, -rM@As04,
(Y1 -.M.)203 und verschiedene Boart- und Silicat-Gläser, die mit ge eigneten Lanthaniden-Oxyden dotiert sind und vor zugsweise andere Chromophoren einschliessen. Bei den angegebenen Beispielen bedeutet M eines der Elemente Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm oder Yb und x hat gewöhnlich einen Wert von 0,01 bis 0,1, jedoch in einigen Fällen kann dieser Wert nur etwa 0,001 und bis etwa 0,5 betragen.
Diese Materialien sind bei Raumtemperatur Feststoffe und werden normalerweise zu feinen Pulvern gemahlen, bevor sie für die Bildung von Codierfarben gemischt werden.
Der Ausdruck Lanthaniden-Komplex wird häufig verwendet, um ein Lanthanid-Ion plus irgendwelche Ionen oder Moleküle zu bezeichnen, die an diesem an gefügt sind und sie als mit diesem entweder durch eine Ionenverbindung oder durch hovalente Bindung ver bunden betrachtet werden können. Es ist ein allgemei ner Ausdruck, der auf alle Arten von stabilen Lantha- niden-Verbindungen anwendbar ist. gleichgültig, ob der Komplex nur in einer Feststoffumgebung oder in ande ren Phasen vorliegt, z.
B. in einem Feststoff mit der Zusammensetzung Y..44 Dy o00o VO,, liegen Komplexe von Disprosium-Ionen in dem Yttrium-Vanadat-Gitter vor. Die genauen Eigenschaften der Dysprosium-Kom- plexe werden in diesem Fall weitgehend durch das Wirtsgitter bestimmt.
Die spektrale Energieverteilung der Schmalband-Lumineszenz ist für den vorliegenden Dysprosium-Komplex charakteristisch, auch wenn ein Teil der Erregung über Photonen erfolgt, die in chro- mophoren Gruppen absorbiert werden, welche sich nicht direkt in der Nähe der Dysprosium-Ionen in dem Gitter befinden. Für ein teilchenförmiges Material die ser Art ergibt die ganze Zusammensetzung aus Yttri- um-Vanadat-Wirtsgitter und der Dysprosium-Gastio- nen die aktive Komponente.
Wegen der innigen Bezie hung der Lumineszenz-Eicenschaft zu aus Wirt und Gast bestehenden Anordnung für aktive Komponenten dieses Typs wird die ganze teilchenförmige Masse von dem Ausdruck Lanthaniden-Komplex umfasst. Andere Beispiele sind die in fester Phase vorliegenden Kom plexe @ao.9;Tbo,os-MOo.s;Vo,oao@ und Cd"""Yb"oooiSi.ooa1.
Die theoretische Zahl von aktiven Komponenten sowohl mit omanischen als auch mit anorganischen chromophoren Gruppen ist natürlich enorm gross. Bei vielen Verwendungszwecken für Codierfarben liegt die Farbe nach dem Trocknen in dünnen Schichten, z. B. mit einer S\ärke in der Grössenordnung von 10 ,ii vor. Deshalb muss der Absorptionskoeffizient der aktiven Komponenten gross genug sein, um ausreichende Men gen an erregender Strahlung zu absorbieren, die auf eine dünne Schicht einfallen.
Diese Eigenschaft muss mit einer ausreichenden Quantenausbeute gekoppelt sein, auf die oben Bezug genommen wird, so dass eine ausreichende intensive Lumineszenzstrahlung das Ab lesen der Codierfarben mit ausreichender Zuverlässig keit ermöglicht, was von einem etwas unterschiedlichen Gesichtspunkt aus als ausreichender Rauschabstand verstanden werden kann. Es ist ebenfalls notwendig, dass der N\'ellenlänoenbereich; in dem die Absorption stattfindet. gross g#nuc, ist, um die Schwierigkeiten zu verringern, die durch die Anpassung der erregenden Strahlung an die Absorptionsbanden auftreten.
Viele brauchbare Farbträger sind bei etwa 250 mu nicht sehr durchsichtig, jedoch bei längeren Wellen durchsichtiger. Es gibt deshalb bestimmte brauchbare Wellenlängen des Strahlungsmaximums, die nicht für alle Farben gleich sind. Es wird hervorgehoben, dass die kurzwellige Beleuchtung in breiten Banden erfolgen kann, z. B. ydurch die Emission eines Hochdruck- Xenonbogens oder in relativ schmalen Linien, wie z. B. die Emissionslinien eine: Quecksilberbogens.
Da die in hohem Masse gereinigten Lanthaniden- Elemente nicht billig sind, ist es wünschenswert, soviel als möglich unter den Gebrauchsbedingungen Lumines- zer.zphotonen pro Lanthanid-Ion zu erhalten, die in das Wellenlängenband fallen, das für die Verwendung in dem Codierfarbensy stem gewählt wurde.
Nicht nur die erregenden Photonen, die die aktiven Komponen ten erreichen, müssen ab#orbiert werden, sondern es rrttss auch eine vernünftije Quantenausbeute für die Emission der gewünschten Lumineszenz in schmalen Banden vorhanden sein.
Ein brauchbares Kriterium für die Auswahl der vom praktischen Gesichtspunkt aus gesehen 1Tassen wird erhalten, wenn diese physikalischen Faktoren in einem Ausdruck zu- sammengefasst werden,; der eine Kennzeichnungszahl ergibt, die als Leistungszahl für die aktiven Kompo nenten verwendet werden kann.
Da einige der aktiven Lanthanid-Komponenten Schichten bilden, die homogen sind, wohingegen an dere, so z. B. viele der aktiven Komponenten, die an organische chromophore Gruppen einschliessen, nicht löslich sind und keine homogenen Schichten bilden, werden etwas verschiedene Methoden, um eine Lei stungszahl zu erhalten. für diese zwei Fälle beschrie ben. Wie unten ausgeführt werden wird, werden die Parameter so gewählt, dass die Leistungszahl für beide Typen von aktiven Komponenten zum Zwecke der Aaswahl dieser Komponenten in bezug auf ihre prakti- scite Verwendbarkeit vergleichbar sind.
Die Absorption der Strahlung in einem homogenen Medium kann durch c'as Lamber_'sche Gesetz ausge drückt werden.
I T - e-az obei LIT, das Verhältnis der Intensität der Strahlung I. nachdem diese durch das @7aterial der Stärke Z dttrch-e#anaer, ist, zu der Intensität der Strahlung I", b:=vor diese durch das Material durchgegangen ist und der Absorptionskoeffizient, der von der Wellenlänge ai;hängt, ist.
Wenn aktive Komponenten als gelöste Stoffe in einem Lösungsmittel verwende_ < < erden, kann die Konzentration eingestellt werden. um innerhalb eines Bereiches von \.Werten einen gewünschten Ab- sorptionskoeffizienteti zu erhalten.
Wenn andererseits die aktive Komponente aus einem Pulver besteht, das in einer Schicht dispergiert werden. soll. ist der Absorp tionskoeffizient eines bestimmten Teilchens eine feste Grösse und es harn nur die Teilchengrösse und die Anzahl der Teilchen der Schicht variiert werden. Die effektive Absorption der erregenden Strahlung durch einen heterogenen Film aus dispergierten Teilchen ist quantitativ nicht einfach und direkt mit dem Absorp tionskoeffizienten des einzelnen Teilchens der aktiven Komponente in Beziehung zu bringen.
Eine Leistungs zahl t1 für die aktiven Komponenten in einem homo- genen NI Odium wird durch den Ausdruck
EMI0004.0001
wiedergegeben, wobei a,3 der durchschnittliche Wert des Lampert'schen Absorptionskoeffizienten a pro cm Weglänge ist, der über ein kontinuierliches Wellenlän genintervall von etwa 15 m,ce gemittelt ist, das den Wellenlängenbereich, der für die Erregung verwendet wird,
einschliesst oder innerhalb dieses Wellenlängen bereiches und bei Wellenlängen länger als 240 mc < liegt; [Ln] ist die Konzentration des Lanthanid-Ions, das die gewünschte Lumineszenzbande erzeugt, in Mol- Einheiten pro Liter;
0 ist die effektive Quantenaus beute, nämlich das Verhältnis der Zahl der Quanten, die in der Lumineszenzbande, die in dem Codierfar- bensystem verwendet werden soll, emittiert wird, zu der Gesamtzahl der Quanten, die in dem Wellenlän genbereich absorbiert wird, der für a,3 spezifiziert wurde, für die besondere aktive Komponente in dem physikalischen Zustand, in dem diese in dem Codier farbenauftrag erscheint. 0 soll grösser als etwa 10-3 sein. Da verschiedene der Faktoren etwas mit der Temperatur variieren, müssen die Leistungszahlen auf bestimmte Temperaturen bezogen werden und in dieser Beschreibung werden sie auf etwa 25 C gezogen.
Die Wellenlängen, die für die Erregung verwendet werden, sollen so ausgesucht werden, dass die beste Oberein stimmung zwischen den Intensitätsmaxima in dem er regenden Spektrum und praktischen erregenden Licht quellen erhalten wird. Gute erregende Lichtquellen sind z. B. Xenonbögen und Quecksilberbögen mit Lei stungen von einigen wenigen Watt bis einigen Kilowatt.
Die Werte zum Errechnen der Leistungszahl 0 können in einer für molekulare Dispersionen von akti ven Komponenten in homogenen Medien üblichen Weise erhalten werden. Für die einfachen Lanthani- den-Chelat-Komplexe, die dem Beer-Lampert'schen Gesetz folgen, vereinfacht sich der Ausdruck für auf folgende Gleichung: 0 - 2,3 [e.] , @, wobei [g]" der molare Extinktionskoeffizient ist. Für praktische Zwecke soll (1i grösser als 200 sein und für die besten Farben wird ein Wert nicht unter 800 be vorzugt.
Am Ende dieser Beschreibung werden Werte für bevorzugte Massen in Tabelle I angegeben. In die ser Tabelle sind sowohl die in den Beispielen aufge führten Massen als auch einige Massen, die Leistungs zahlen haben; vjelclie kleiner als 200 sind, aufgeführt.
Bei Massen, die keine homogener. Schichten bil den, sind direkte Messungen der einzelnen Werte, die zum Berechnen von (I, verwendet werden, gewöhnlich praktisch nicht möglich. Deshalb wird eine andere und indirekte Messung angewandt, die zu einer Leistungs zahl 0' führt, welche jedoch, wir, oben erwähnt und noch weiter unten ausgeführt werden wird, zu Ergeb nissen führt, die im wesentlichen den Leistungszahlen C1 für aktive Komponenten in homogenen Schichten äquivalent sind. Sowohl 0 als auch<B>C'</B> ermöglichen eine Unterscheidung zwischen praktisch brauchbaren Lanthanid-Komplexen und solchen, die nicht brauch bar sind.
Die Bestimmung von 0' fusst auf einem Vergleich der Photolumineszenz einer bestimmten Scheibe, die die aktive Komponente A enthält, mit der Photolu mineszenz einer vergleichbaren Scheibe, die als Normscheibe bezeichnet wird und die eine aktive Komponente, von der eine Information erhältlich ist, enthält, welche als Normstrahler bezeichnet wird.
Dieser Normstrahler besteht aus kleinen Feststoffteil- chen aus Polymethylmethacrylat, in dem der Di-(trioc- tylphosphinoxyd)-Komplex von Ettropium-tris-trifluor- acetylacetonat, der nachstehend als Eu(T- FAC),(TOPO)_ bezeichnet wird, in einem bestimmten Konzentrationsverhältnis gelöst ist.
Der Standard-Strahler wird hergestellt, indem 0,196 g von Eu(TFAC)3(TOPO)z in 70 ml Benzol ge löst werden, das 14 g Polymethylmethacrylat enthält. Dann wird die resultierende Lösung mit Sorgfalt ge friergetrocknet, um die Feuchtigkeit zu entfernen und der resultierende Feststoff gemahlen.
Die Teilchen, die dadurch erhalten werden, sind faserförmig mit einem Faserdurchmesser von etwa 2 Mikron und bilden Büschel oder Gruppen mit Seitenlängen von etwa 50 I,likron. Der Absorptionskoeffizient a dieser Teilchen hat einen durchschnittlichen Wert von etwa 540 cm-' bei 313 m/t und die interessierende Lumineszenzbande liegt bei 613 my.
Eine Mischung bestehend aus 10 g Bariumsulfat- Pulver, das als Reflexionsnormal verwendet wird, und 40 mg Norrnstrah!er wird in einer Kugelmühle 15 Minuten lang gemischt und das gebildete, durch und durch gemischte Pulver wird in eine Vorrichtung ein gegeben, um eine Scheibe aus gepresstem Pulver her zustellen. Die verwendete Vorrichtung besteht aus einem zylindri.chen 2 cm langen Rohr aus korrosions beständigem Stahl, das einen Innendurchmesser von 3,5 cm und einen Aussendurchmesser von 3,8 cm hat und in dem ein Kolben vorgesehen ist.
Das Rohr wird auf eine gereinigte, fein geschliffene Glasplatte (wobei die Achse des Rohres senkrecht zu der Glasplatte ver läuft) aufgesetzt, das Pulver wird in den Zylinder oder das Rohr eingegeben und der Kolben wird oben auf das Pulver aufgesetzt und ein Druck wird nach und nach auf den Kolben ausgeübt. Die Kraft auf den Kol ben wird auf 450 k<B>-</B> > erhöht und dann wieder we-ge- notnmen. Nvonach der Kolben entfernt und der Zylin der von der C-lasplz-t;e abgehoben wird.
Eine Scheibe aus Lepresstern Pulver befindet sich in dem Zylinder und die Fläche, die in Berührung mit der geschliffenen Glasoberfläche war, ist die Vorderseite. Diese beson ders Sclieibz wird als Normsci,eibe bezeichnet.
Eine ähnliche Scheibe aus einem pulverförmiger. Lanihanld-Strahler A (der auf eine Teilchengrösse von 205 Mikron gemahlen ist) wird auf dieselbe Weise herEestellt, mit Ausnahme, dass die Menge an zuge- setzem Lumaleszenzstra'!iler tim das Verhältnis der Dich;cn des Lumineszenzstrahlers A zu dem Standard- Strahler multipliziert wird.
Dies ermöglicht einen Ver gleich mit gleichem Volumen an lumin:szierenden Teilchen in den Scherben, wodurch die durch die Lichtstreuung bedinbten Differenzen weniger ins Ge wicht fallen. Diese Scheibe v:ird als Scheibe A be zeichnet.
Die \'orm,cheibe wird mit einer konstant strählen den ultravioletten Strahlungsquelle beleuchtet, deren Strahlungsmaxima bei 313 m liegt und deren Halb- w'ertsintenSitäts-Bandbreite etwa 6 mer beträgt, wobei eine Intensität I (E, SD) gemessen in Quanten pro cm= sec auf die \'orderfläche der Scheibe in einem Winkel von @:@@:@ 40 auftrifft. Dic Iii risit;
it der ltimineszie- renden Strahlung in dem gewünschten Band I (L, SD) wird in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Scheibe in Quanten pro cm2 pro sec, die auf den De tektor auffallen, gemessen. Hierauf wird die Scheibe A mit derselben geometrischen Ausleuchtung, jedoch bei den Wellenlängen der erregenden Strahlung gemessen, die aus dem Erregungsspektrum ausgewählt werden, wie für homogene Filme beschrieben wurde. Die Inten sität wird mit I (E, A) bezeichnet.
In gleicher Weise wird die Intensität der lumineszierenden Strahlung mit der gleichen geometrischen Ausleuchtung, wie oben be schrieben wurde, gemessen, mit Ausnahme, dass das Wellenlängenband für den Lumineszenz-Strahler A in dem Codierfarbensystem geeignet ausgewählt und mit I (L, A) bezeichnet wird. Die Vergleichs-Leistungszahl ist dann durch den Ausdruck definiert.
EMI0005.0006
wobei K;,1 den Wert 175 hat. Hierbei ist [Ln]-1 die Konzentration des lumineszierenden Lanthanid-Ions in den Teilchen des Lumineszenzstrahlers A, gemessen in Mole pro Liter.
Es wird hervorgehoben, dass der Wert, der mit K bezeichnet wird, so gewählt ist, dass für eine aktive Komponente in Teilchenform etwa in demselben Bereich von Werten wie 0 liegt, so dass eine Unterscheidung der brauchbaren aktiven Kompo nenten von den unbrauchbaren möglich ist. Mit ande ren Worten, die Bereiche für th, die grösser als 200 und vorzugsweise grösser als 800 sind, gelten dann auch für (P'. In Tabelle Il am Ende dieser Beschrei bung sind typische Massen und deren Werte für tabelliert, die heterogene Filme bilden. Diese tabellier ten Massen enthalten solche, die in den Beispielen er läutert sind und auch einige, die unter die Brauchbar keitsgrenze für (h' fallen.
Wenn das Papier selbst vorcodiert ist, z. B. mit horizontalen Streifen aus photolumineszierendem Material versehen ist, das nach Indexmarken, wie z. B. Kerben, angeordnet ist, kann eine Codierung durch Überdrucken dieser Streifen aus photolumineszieren dem Material mit anderen, die ultraviolette Strahlung nicht durchlassenden Farben abgelesen werden, wobei nur diejenigen Reflexionen, die nicht überdruckt sind, abgefragt werden. Dadurch ist auf einfache Weise ein Ablesen durch Personen sowie eine automatische Betä tigung einer Symbol-Abfragung durch Maschinen mög lich.
Die Erfindung wird allgemein im Zusammenhang mit Symbolen, die nur aus photolumineszierenden Komponenten zusammengesetzt sind, beschrieben. Für viele Verfahren gilt diese Voraussetzung, jedoch ist in der Vergangenheit eine Schwierigkeit aufgetreten, wenn grosse Anzahlen von Symbolen notwendig sind und die Anzahl der photolumineszierenden Komponenten ent weder, da praktisch nicht genügend solche Komponen ten zur Verfügung standen, oder infolge hoher Unko sten oder anderer Faktoren begrenzt war, so dass nicht genügend Komponenten vorhanden gewesen sind, um die Menge an gewünschten Symbolen zur Verfügung zu stellen. Deshalb können zusätzlich zu photolumines zierenden Komponenten einige Komponenten verwen det werden, die sichtbares Licht reflektieren, z.
B. mit roten, grünen, blauen, gelben und purpurnen Farben, mit schwarz und weiss, gekoppelt mit spektraler Tren nung unter Verwendung von drei Strahlendetektoren für rot, grün und blau. Schwarz stellt natürlich die Ab wesenheit aller dieser sichtbaren Komponenten und weiss die Anwesenheit aller dieser dar.
Die Beleuch tung erfolgt hierbei sowohl durch weisses Licht als auch durch ultraviolettes Licht, wobei die Strahlungs detektoren in zeitlicher Reihenfolge betrieben werden und eine zeitliche Trennung der Ablesung oder eine physikalische Trennung der Bereiche desselben Sym bols durchgeführt wird, wobei die Beleuchtung eines Bereiches mit weissem Licht und des anderen mit ultraviolettem für die entsprechenden Strahlungsdetek toren erfolgt. Dies ermöglicht die Multiplizierung der Anzahl der Signale um den Faktor 7 und wenn eine brauchbare Farbe, eine besondere Art von Cyanin zur Verfügung steht, die sowohl blau als auch grün akti viert, kann die Anzahl um einen Faktor 8 multipliziert werden.
Weitere sechs oder sieben horizontale Zonen auf dem Farbband können dann vorgesehen sein, z. B. über oder unter den Zonen, die die photolumineszie renden Komponenten enthalten. Normalerweise ist die weisse Farbe für Symbole nicht praktisch, da der Trä ger, gewöhnlich Papier, im allgemeinen weiss ist, wohingegen in Systemen, in denen die Komponenten, die gefärbten oder die photolumineszierenden, mitein ander vermischt sind, ein weisses Pigment verwendet werden kann. Auch damit ist es möglich, die Anzahl der Symbole auf das Sechs- oder Siebenfache zu erhö hen.
Die Symbole werden in einer bestimmten Form ge druckt, die durch visuelle Betrachtung unterschieden werden kann. Z. B. kann bei Nachrichten in Form von Zahlen und Buchstaben ein schwarzes Pigment zuge setzt werden und die Form des Symbols ist dann sicht bar. Z. B. sieht die Ziffer 2 ähnlich wie eine schwarz gedruckte Ziffer 2 aus und weist ebenfalls die Kombi nation aus den Komponenten auf, die diesem Symbol entsprechen. In einigen Fällen ist die Möglichkeit, eine Nachricht ohne Verwendung von ultravioletter oder anderer Beleuchtung und ohne Verwendung von Spek tralanalyse von praktischer Bedeutung.
Ohne Pigmen- tierung kann die Nachricht bei gewöhnlicher Beleuch tung geheim gehalten werden oder eine willkürliche Form kann pigmentiert werden und das Ablesen der Information stützt sich lediglich auf die Fluoreszenz der Codierfarbe. Es ergibt sich dabei die Modifikation, die eine Ablesung ohne Bestrahlung ermöglicht, indem z. B. das besondere Symbol über oder unter dem ande ren Symbolstreifen z. B. in einer schwarzen Bandzone geschrieben wird. In einem solchen Fall verursacht der Anschlag einer Taste der modifizierten Schreibma schine oder des modifizierten Druckers für ein be stimmtes Symbol, z.
B. wiederum für die Zahl 2, dass die entsprechende Codiertype und ebenfalls eine zweite Type mit einer 2 über oder unter der Codiertype an schlägt. Durch geeignetes Kröpfen dieser anderen ge wöhnlichen Typenhebel können die Codiertype und die gewöhnliche Type gleichzeitig angeschlagen werden.
In Fig. 1 ist ein Schreibmaschinen- oder Druck band 7 mit üblichen Spulen 8 und 9 dargestellt. Das Band ist wie am besten aus Fig.2 ersehen werden kann, die eine vergrösserte Teilansicht des Bandes dar stellt, in sechs horizontale Streifen, die mit 1 bis 6 be zeichnet sind, unterteilt. Jeder Streifen ist mit einer Masse oder mit einem Stoff imprägniert oder codiert, der wenigstens eine photolumineszierende Komponente enthält. Z. B. kann der Streifen 1 eine 4,5-Diphenyl- imidazolon-2 enthaltende Verbindung aufweisen und die Streifen 2 bis 6 können Chelate von verschiedenen Lanthanid-Ionen tragen.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Druckkopf 10 mit sechs Typen 11 bis 16, die in Flucht mit den Streifen 1 bis 6 des Bandes angeordnet sind und die einzeln durch Anschlagen unterschiedlicher Codiertasten betä tigt werden.
Fig.4 zeigt einen gewöhnlichen Druckkopf mit einem Typenhebel 28 und einer Typenfläche, der die selbe Funktion wie der in Fig. 3 dargestellte Druckkopf ausübt und deshalb ebenfalls mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Auf dem Druckkopf sind Typen 12 und 14 vorgesehen, die den Typen oder Hämmern 12 und 14 in Fig. 3 entsprechen. Wenn der Druckknopf auf das Band aufschlägt, druckt er ein oder mehrere Rechtecke aus den jeweiligen photolumineszierenden Materialien und im Falle der Ausführungsform nach Fig. 4 Rechtecke aus den Streifen 2 und 4.
Fig.5 zeigt eine Reihe von Streifen 17 bis 20 für die ersten vier Symbole der Nachricht. Die Rechtecke sind mit 21 bis 26 in derselben Ordnung in vertikaler Richtung wie die Streifen 1 bis 6 des Bandes und die Typen mit 11 bis 16 bezeichnet.
In den Fig. 3 bis 5 ist die Grösse der Druckhäm mer oder Typen und der Rechtecke aus Gründen kla rerer Darstellung stark vergrössert. In einer Maschine sind die Rechtecke sehr klein und haben z. B. Höhen von weniger als 1,6 mm. Natürlich kann die tatsäch liche Druckfläche irgendeine gewünschte Form haben, wie z. B. die Form von Punkten und es ist ein Vorteil dieser Erfindung, dass die jeweilige Form der Symbole unwesentlich ist.
Es wurde oben auf die Möglichkeit der Kombina tion von photolumineszierenden Symbolen mit einem gewöhnlich gefärbten Symbol auf dem Druckkopf 10 hingewiesen. Unter Annahme, dass die vier Symbole nach Figur 5 für die vier Buchstaben C O S T gelten, können diese Buchstaben mit einem separaten oder ge trennten Teil eines Druckkopfes unter die lumineszie renden Symbole gedruckt werden und dise ist in Figur 5 dargestellt. Da die Betätigung dieser üblichen Druck tasten bekannt ist, wurde sie nicht in den Figuren 3 und 4 veranschaulicht. Die gewöhnlichen Drucktasten erfordern einen zusätzlichen Streifen auf dem Band, der in Fig. 2 mit gestrichelten Linien bei 27 dargestellt ist.
Fig.6 veranschaulicht die Abfragung, und dazu ist ein Symbol mit Rechtecken in jedem der Streifen, d. h. mit Rechtecken 21 bis 26 dargestellt. Das Symbol wird mit ultraviolettem Licht bestrahlt, das schematisch durch die Pfeile U. V. in Fig. 6 angedeutet wird. Dadurch fluoreszieren die verschiedenen Rechtecke 21 bis 26 bei ihren jeweiligen Wellenlängen oder genauer gesaat schmalen Wellenlängenbanden. Dies wird in Fig. 6 durch die Bezugshinweise<I>7. 1</I> bis J. <I>6</I> veranschau licht.
Das Wellenlängensymbol wird oft für einen be schränkten Bereich von Wellenlängen verwendet, natürlich ist absolut monochromatisches fluoreszieren des Licht ein unerreichbarer Idealfall. Die sechs fluo reszierenden Lichtstrahlen werden vorzugsweise mit einer zylindrischen Linse 28 auf den Schlitz 29 eines Spektralanalysators 30 gebündelt, dessen Ausgang auf üblichen Anzei-eeinrichtungen 31 abzulesen ist. Da die Ausbildung des Analysators 30 und der Anzeige 31 be- kannt ist, werden diese Vorrichtungen nur schematisch angedeutet. Der Analysator kann auf verschiedene Weise aufgebaut sein, z.
B. kann er eine Reihe von De tektoren mit scharfen Trennfiltern, ein Prisma oder eine andere Dispersionseinrichtung, die die verschiede nen Wellenlängen geometrisch trennt, u. dgl. aufwei sen. Die Anzeigeeinrichtungen können die Symbole drucken und sie auf einem lang anhaltenden Phospho- roszilloskop oder irgendeiner anderen Einrichtung wie dergeben.
Wie oben beschrieben, können weiter Streifen in sichtbaren Farben bedruckt werden, und natürlich er fordert die Ablesung, dass diese Rechtecke mit weis- sem Licht, wie mit dem gestrichelten Pfeil W. L. in Figur 6 angedeutet, beleuchtet werden. Wie oben be schrieben wurde, muss eine entsprechende Trennung der Spektralanalyse der zwei verschiedenen Arten von Signalen vorgenommen werden. Wenn z. B. eine geo metrische Trennung anstelle einer zeitlichen Trennung verwendet wird und die oberen beiden Rechtecke auf sichtbares Licht ansprechen, muss der oberste Licht strahl weisses Licht haben, wie schematisch in Figur 6 durch den gestrichelten Pfeil W. L. dargestellt wird.
Es soll angenommen werden, dass ein Symbol- Code mit sechs photolumineszierenden Komponenten vorliegt, wobei 5 dieser Komponenten Chelate von verschiedenen Lanthaniden-lonen und die sechste ent weder ein Chelat eines weiteren Ions oder ein gewöhn liches fluoreszierendes Material ist, wie z. B. das Diphenylimidazolon, das oben genannt wurde. Jede horizontale Zone oder jeder Streifen in dem Band ist mit nur einer Komponente imprägniert und wird ein Typenkopf verwendet, dessen vertikale Höhe der Ge samtzahl der Bandstreifen entspricht, wobei die Typen mit den jeweiligen Bandstreifen für jedes codierte Sym bol lagemässig übereinstimmen..
Wenn die Taste, die dem Symbol entspricht, z. B. einem Buchstaben des Alphabets, einer Zahlenstelle, einem mathematischen Zeichen u. dgl" angeschlagen wird, druckt der entspre chende Druckkopf durch das Band z. B. eine Anzahl von Rechtecken, die den Komponenten in der Codier farbe entsprechen. Eine alternative Verfahrensweise besteht darin, einen vertikalen Druckkopf mit sechs Typen zu verwenden, die vorgeschoben werden können und an das Band anschlagen, um das besondere Codier- oder Code-Symbol anzuschlagen. Alternativ können die Typen aus dem vertikalen Druckkopf her ausgeschoben werden, der dann an da: Band ange schlagen wird.
Wenn zur Erläuterung angenommen wird, dass ein Druckkopf mit vorstehenden Typen über dem zweiten und dem vierten Streifen auf dem Band an geschlagen wird, werden zwei winzige Rechtecke ge druckt, eines mit der dem zweiten Streifen entspre chenden Komponente und das andere mit der dem vierten Streifen entsprechenden Komponente. Bei spielsweise können diese Streifen mit Europium-Chela- ten bzw. Terbium-Chelaten imprägniert sein.
Es ist wichtig, dass die Streifen eine Verunreini gung eines Streifens mit den Stoffen von anderen Strei fen nicht ermöglichen. Dies erfordert gewöhnlich eine kleine Trennung zwischen den Streifen und vorzugs- weise wird eine Art Carbonband verwendet, in dem der Überzug fest und nicht flüssig ist, wie es bei in einem Gewebe imprägnierter Farbe der Fall ist, wobei das Band nur einmal über seine Länge gebracht wird. Dies ist die bevorzugte Form des Maschinenbandes, jedoch kann natürlich irgendeine andere Form verwen- det werden, die eine Trennung der Streifen ermöglicht, wobei jeder Streifen eine der Symbol-Komponenten enthält.
Die vollständige Trennung jeder Komponente er höht die Zuverlässigkeit und die Trennschärfe der Nachrichtenwiedergabe. Wenn man irgendeine Unge nauigkeit in Analogie zu dem Rauschen in einem elek trischen System betrachtet, so ergibt sich beim Drucken von Symbolen der Vorteil, dass diese Symbole mit einem grossen Rauschabstand oder einem hohen Ver hältnis von Signal zu Geräusch abgelesen werden kön nen, was immer eine wünschenswerte Eigenschaft eines Systems dieser Art ist. Zweideutigkeiten werden auf diese Weise verringert oder vollständig beseitigt und die Steuerung des ganzen Systems ist weniger kritisch gemacht.
Eine Verbesserung, die das Drucken einer ziem lich grossen Anzahl von Symbolen gleichzeitig auf jeder horizontalen Linie ermöglicht, wobei alle Sym bole vertikal untereinander angeordnet sind und die kein Druckband oder Schreibband erfordert, ist in den Figuren 7 bis 9 dargestellt. Eine mögliche Konfusion infolge einer leichten Fehlfluchtung des Bandes wird mit dieser Anordnung vermieden. Der robuste und zu verlässige Mechanismus der etwas altmodischen Druck-Addiermaschine wird verwendet. Abgeänderte, moderne, elektrische Druck-Addiermaschinen mit Drehscheiben können ebenfalls verwendet werden, jedoch wird, bedingt durch die Schwierigkeiten, die mit dem Gebrauch des moderneren Mechanismus verbun den sind, der modifizierte altmodische Mechanismus bevorzugt.
Die altmodische Addier-Schreibmaschine hat eine Tastatur, in der die Ziffern einer Zahl, die gedruckt werden soll, durch eine Mechanik aufgebaut werden, die Tip-Druckköpfe, von denen jeder 10 Ziffern ent hält, auf eine Höhe anhebt, die dem Ort einer be stimmten Ziffer auf der Taste entspricht. Wenn die Nummer aufgebaut worden ist, wird ein Griff gezogen, der bewirkt, dass die angehobenen Druckköpfe an die Schreibfläche, beispielsweise an ein Addiermaschinen band, gleichzeitig anschlagen. Ein Band ist nicht vor handen und die Typen berühren in ihrer Ruhestellung ein Kissen, das mit der entsprechenden Farbe getränkt ist. Es ist möglich, eine sehr grosse Anzahl von Ziffern gleichzeitig in einer horizontalen Reihe zu drucken. Z.
B. hat eine Addiermaschine, mit der bis zu 1 Mil lion adddiert werden kann 8 Tasten und wenn der Griff gezogen wird, kann man 8 Symbole auf einmal drucken. Die einzige Abänderung, die mit Ausnahme der Beseitigung des Addiermechanismus notwendig ist, ist eine Unterteilung des Farbkissens in eine Anzahl von horizontalen Streifen, entsprechend der Anzahl der Symbole auf jeder Taste. Wenn diese Symbole Zahlen sind, dann sind es 10 schmale Streifen.
Eine viel grös- sere Druckgeschwindigkeit wird dadurch möglich, und da das in horizontaler Richtung in Streifen aufgeteilte Farbkissen eine feste Konstruktion ist, an der die Druckköpfe nur in ihrer Ruhestellung anliegen, ist die Gefahr der Verunreinigung der Symbole kleiner als wenn ein flexibles Band verwendet wird. Das Drucken kann natürlich elektrisch erfolgen, wie bei bestimmten übergangsmodelle.n von der alten zuverlässigen handbe triebenen Maschine zu modernen elektrischen Rechen schreibmaschinen. In Figur 7 sind fünf Druckstangen dargestellt, wobei die Abstände zwischen diesen aus Gründen der Klarheit stark vergrössert sind.
Die fünf Druckstangen 70 bis 74 werden gegen ein Farbkissen 75 mit zehn Streifen gedrückt, die mit 1 bis 0 entsprechend den Ziffern in derselben Stellung auf den Druckstangen 70 bis 74 bezeichnet sind. Die Streifen sind durch steife Scheidewände 76 voneinander getrennt, die aus Metall, Kunststoff o. dgl. bestehen können, so dass die Kom ponenten nicht von einem Streifen in den benachbarten Streifen gelangen können. Jeder Streifen ist natürlich mit einer Codierfarbe imprägniert oder überzogen, in der die Komponenten entsprechend der jeweiligen Zif fer verteilt sind.
Wenn die Druckstangen 70 bis 74 in Kontakt mit dem Kissen, wie in Figur 7 dargestellt ist, sind, ist es klar, dass jede Ziffer auf jede Druckstange genau mit der dieser Ziffer entsprechenden Codierfarbe überzogen ist und mit keiner anderen.
Die weitere Beschreibung dieser Maschine erfolgt in Zusammenhang mit der Erläuterung der Betriebs weise derselben unter Bezugnahme auf die Figuren 7, 8 und 9. Figur 9 zeigt ein Gehäuse 77, das zum Teil unterbrochen dargestellt ist, mit fünf Reihen von Tasten A, B, C, D und E. In jeder Reihe sind 10 Tasten 20A - E bis 29A - E. Nur die Reihe E ist mit Bezugszahlen versehen, jedoch gelten diese Bezugszah len auch für die mit den anderen grossen Buchstaben bezeichneten Reihen. Die Tasten betätigen Hebel 30 bis 39. Eine bestimmte Taste wird ebenfalls mit dem dazugehörigen Reihenbuchstaben gekennzeichnet.
Die Betriebsweise wird zuerst in relativ einfacher Form anhand von nur zwei Reihen D und E zum Drucken der Zahl 80 beschrieben. Die Taste 28D wird gedrückt und deren Typenhebel 38D wählt die entspre chende Ziffer auf der Druckstange 73. Diese Wahl er folgt auf eine Art, die bei Addiermaschinen üblich ist und wird deshalb nicht genau erläutert. Es wird her vorgehoben, dass die Taste und der Typenhebel 30E die entsprechende Ziffer auf dem Druckkopf 34 wählt. Wenn eine Zahl mit fünf Ziffern schliesslich zu codie ren ist, was gewöhnlich der Fall ist, werden die Tasten in jeder der Reihen A, B und C niedergedrückt und in der eben beschriebenen 'eise die entsprechenden Typen betätigt.
Die Druckta-te 78 wird dann gedrückt und diese verursacht folgende Folge von Betriebsschritten, die durch nicht dargestellte, bei Addiermaschinen übliche elektronische Einrichtungen betätigt werden. Zuerst wird das Farbkissen 75 als Ganzes in horizontaler Richtung von den Druckstangen abgehoben. Dabei bleibt jeder Ziffer auf jeder Druckstange mit der ihr und keiner anderen entsprechenden Codierfarbe über zogen. Hierauf werden die Druckstangen um die Strek- ken, die durch die mit den Tasten verbundenen Typen hebel gewählt wurden, gehoben, so dass die entspre chende Ziffer auf jeder Druckstange sich in Druckstel lung befindet.
Wenn die Zahl 80, die oben genannt wurde, gedruckt werden soll, wird die Druckstange 73 um 8 Niveaus und die Druckstange 74 um 10 Niveaus angehoben. Diese Anordnung ist in den Ficyuren 8 und 9 dargestellt.
Wie aus den Figuren 7 und 8 ersichtlich ist, wird jede Ziffer auf ihrer Type durch eine eigene Feder 20' vorgespannt, die sie in Ruhestellung auf die ent_pre- chenden Streifen des Farbkissens drückt. Jede Type er streckt sich durch deren Feder 20' und am hinteren Ende jeder Type befindet sich ein Amboss 21'. Diese Konstruktion ist am besten für die Type 4 in der Druckstange 74 in Figur 7 dargestellt, wobei die Druckstange ausgeschnitten ist, um die relative Zuord nung der verschiedenen Elemente zueinander zu zei gen. Diese Konstruktion ist in Addiermaschinen üblich und deshalb in den Zeichnungen nur halbschematisch angedeutet. Für jede Druckstange ist ein Hammer 22' vorgesehen.
Die Konstruktion dieses Hammers ist be kannt und nur die Hammerenden für die Druckstangen 73 und 74 sind in Figur 8 angedeutet. Die Hämmer sind natürlich genau gegenüber der Druckstelle ange ordnet.
Der dritte Schritt, der durch Drücken der Taste 78 eingeleitet wird, besteht darin, dass der Hammer 22' für jede Druckstange, der einer Reihe entspricht, in der eine Taste gedrückt wurde, betätigt wird, um den ent sprechenden Amboss 21' anzuschlagen. Figur 8, die eine Stellung zeigt, welche der gleichen Zahl 20 ent spricht, die auch durch die Stellung in Figur 9 wieder gegeben wird, zeigt nur die Hämmer für die Druck stangen 73 und 74 nach vorne verschoben. Bei einer Zahl, bei der alle fünf Reihen verwendet werden, wer den natürlich fünf Hämmer nach vorne verschoben.
Die Hämmer schlagen an die Ambosse an, so dass die entsprechenden Typen nach vorne bewegt werden und auf das auf der Maschinenwalze 83 befindliche Papier 79 drucken. Sobald das Drucken bewirkt wurde, be wirkt das Auslassen der Taste 78, dass sich die Walze um eine Zeile weiter dreht, die Druckstangen in ihre Ruhestellung zurückfallen und das Kissen 75 wieder gegen die Typenflächen gedrückt wird. Diese Reihen folge von Verfahrensschritten wird dann für die näch ste Zeile wiederholt. Die Beschreibung der verschiede nen Arbeitsschritte, die durch die Drucktaste 78 einge leitet werden, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit für die einzelnen Schritte getrennt vorgenommen. In Wirklichkeit folgen diese Schritte in äusserst schneller Folge aufeinander.
Natürlich sind in einer Maschine, wie sie oben beschrieben wurde, die Druckstangen 70 und 74 sehr dicht beieinander und nicht in der über trieben weit voneinander getrennten Anordnung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, vorgesehen.
\Fenn die beschriebenen Massnahmen verwendet werden, um eine grosse Anzahl von gleichen Nachrich ten, wie z. B. die Kontonummern auf einer Anzahl von Bankchecks, zu drucken, wird eine eigene Taste 40 verwendet, die die Druckköpfe nach dem Drucken nicht freigibt, wie das die Drucktaste 78 tut, sondern die Walze der Maschine um den erforderlichen Winkel weiterdreht, so dass der nächste Scheck oder das näch ste Dokument, auf das die codierte Nachricht aufge druckt werden soll, in die richtige Lage kommt, wobei die Betriebsweise so lange wiederholt wird, als Schecks bedruckt werden müssen oder es werden auf einer nicht dargestellten Wählscheibe die Anzahl von Wie derholungen vorgewählt, die dann die Maschine aus führt.
Da die Programmierung und Steuerung einer Anzahl von Betriebsschritten, die wiederholt werden, in zahllosen Typen von elektrischen Schreib- oder Druckmechanismen verwirklich sind, werden die Schaltkreise und die Elemente, die die Walze bewegen, nicht in den Zeichnungen dargestellt.
Für einige Verwendungszwecke ist es wünschens wert, relativ lange horizontale Nachrichten zu drucken und für diesen Zweck kann die Maschine modifiziert werden, indem ein Wagen einer elektrischen Schreib maschine die Walze der Addiermaschine, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ersetzen. Das Auslassen der Drucktaste 78 hat in einem solchen Fall zur Folge, dass der Wagen in horizontaler Richtung um die erfor derliche Anzahl von Stellen weiterverschoben wird.
Wenn eine moderne elektrische Rechenmaschine mit zylindrischer Typenanordnung, die aus einer An zahl von Scheiben besteht, verwendet wird, ist ein wesentlich grösserer Zylinder nötig, um diesem ein Farbkissen mit Streifen aus verschiedenen Codierfar- ben zuzuordnen, das den Typenzylinder umgibt. Es würde ein sehr aufwendiger Mechanismus erforderlich sein, um den Zylinder vor dem Drucken seitlich zu verschieben und im allgemeinen ist es einfacher, wenn eine mehrere Scheiben aufweisende Typenanordnung verwendet wird, einen grösseren Durchmesser vorzuse hen, wobei die Ziffern oder die anderen Symbole nur auf dem halben Umfang angeordnet sind, der mit einem gekrümmten, in Zonen aufgeteilten Farbkissen in Berührung ist.
Die Typen können dann angehoben und angeschlagen werden. Infolge dieses zusätzlichen Aufwandes wird in modernen Rechnern, die mit einer Vielzahl von Typenscheiben ausgerüstet sind, ein Druckverfahren mit einem Maschinenband angewandt.
In Fig. 10 ist die Walze 100 einer Schreibmaschine mit einem Druckkopf 102 und einem Schreibmaschi nenband 103 dargestellt. Diese Teile werden üblicher weise in elektrischen Schreibmaschinen verwendet und deshalb werden nur diese Teile des Druckkopfes und der Walze schematisch angedeutet, die notwendig sind, um die Stellung der zusätzlichen Elemente zu zeigen, die die Codierung bewirken. Über dem Druckkopf ist eine Drehscheibe 104 vorgesehen, die sich um eine Welle<B>111</B> dreht und die mit einer vorbestimmten, im wesentlichen synchronen Geschwindigkeit durch be kannte Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) ange trieben wird. Die Scheibe hat sechs Segmente 105 bis 110, die längs ihrer Peripherie verlaufen, wie am be sten in Figur 11 dargestellt.
Diese Segmente können aus mit Farbe imprägniertem Gewebeband, aus einem Bandgewebe, in dem die aktiven Substanzen in Wachs eingebettet enthalten sind, ähnlich Carbonbändern, in Gewöhnlichen Schreibmaschinen oder andere Einrich tungen sein, die einen Abdruck auf dem Papier auf der Walze erzeugen können, wenn sie von einem elektrisch betätigten Hammer 112 angeschlagen werden. Die elektrische Betriebsweite ist üblich und wird deshalb nicht veranschaulicht. Jeder der Sektoren 105 bis 110 ist mit einer entsprechenden Komponente aus Codier farbe imprägniert oder überzogen.
Zum Beispiel kann einer der Sektoren 4,5-Diphenylimidazolon-2 tragen und von den anderen fünf Sektoren kann jeder ein Chelat eines bestimmten, von den anderen verschiede nen Lanthanid-Ions aufweisen.
Wenn im Betrieb ein bestimmter Druckkopf betä tigt wird, indem die entsprechende Taste auf der Schreibmaschinentastatur niedergedrückt wird, schreibt oder druckt er die Type durch das gewöhnliche Schreibmaschinenband 102. Zur gleichen Zeit wird ein Signal zu einem Miniatur-Elementarcomputer geleitet, der wenig mehr als eine Entcodierungsmatris benötigt. Dadurch werden codierte Befehle erteilt, die zu einer einmaligen oder mehrmaligen elektrischen Betätigung des Hammers 112 führen. Die signalgesteuerte Auslö sung des Hammers 112 erfolgt synchron mit der Dre hung der Scheibe 104 und deshalb trifft der Hammer auf die richtigen Segmente auf. Wenn z.
B. das getippte Symbol den Code hat, der das Vorhandensein der Komponenten aus den Sektoren 105, 108 und 110 er fordert, werden drei aufeinanderfolgende Anschläge des Hammers 112 zeitlich so gesteuert, dass der erste einen Punkt durch den Sektor 105, der zweite einen Punkt durch den Sektor 108 und der dritte einen Punkt durch den Sektor<B>110</B> prägt.
Wie oben beschrie ben, kann die Synchronisation hinreichend lose sein, so dass, obgleich ein Hammer 112 immer in dem richti gen Sektor anschlägt, er nicht immer in demselben Punkt dieses Sektors auftrifft oder es kann eine zyklische Änderung der Zeitsteuerung der Hammer schläge vorgesehen sein, so dass die Hämmer immer auf verschiedene Teile eines Sektors in einer ganz be stimmten Anordnung oder nach einem ganz bestimm ten Muster anschlagen. Das Muster selbst kann wieder holt werden, da selbst wenn der Hammer zufällig auf denselben Teil des Sektors trifft, die Möglichkeit des Mischens der Farben infolge des bereits auf dem Papier befindlichen Drucks vernachlässigbar ist.
Wenn die Scheibe 104 erschöpft ist, kann eine neue Scheibe schnell und leicht ersetzt werden. Dieser Ersatz kann durch einen Überzug auf der Scheibe erfol gen, der nur die vorspringenden Sektoren hat, oder es kann jedesmal eine ganz neue Scheibe mit einem stei fen & littelteil eingesetzt werden. Die Wahl ist lediglich eine Frage der Wirtschaftlichkeit. Natürlich muss die Scheibe auf die Antriebswelle in einer vorbestimmten Stellung passen, um die Synchronisation mit den Ham merschlägen 112 zu wahren.
Ein anderer Vorteil der beschriebenen Massnah- men besteht darin, dass, wenn es gewünscht wird, nur die Schreibmaschine zum Schreiben ohne irgendwelche Codierung zu benutzen, ein einfacher Schalter den Computer und die elektrische Betätigung des Hammers 112 ausschalten kann. In diesem Fall stoppt vorzugs weise der Schalter auch die Drehung der Scheibe 104, obgleich dies nicht notwendig ist. Die Vielseitigkeit einer Einrichtung, die eine gewöhnliche Schreibma schine mit einer Codierungsmaschine koppelt, stellt einen praktischen Vorteil dieser Erfindung dar.
Zu der Schreibgeschwindigkeit mit der Maschine wird folgendes ausgeführt. Die schnellste Schreibge schwindigkeit, die von einem sehr erfahrenen Schreib maschinenschreiber erreicht und aufrecht erhalten wer den kann, beträgt etwa 100 Worte in der Minute, was etwa 3600 Anschlägen in einer Stunde oder 10 Anschlä gen in einer Sekunde en#.spricht. In einem solchen Fall muss die Scheibe 104 sich mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 600 Umdrehungen pro Minute drehen und vorzugsweise etwas schneller. Die Betätigung des Hammers 112 muss entsprechend schnell sein, z. B. wenigstens 60 Anschläge pro Sekunde.
Diese Ge schwindigkeit ist mit den schnellsten gedruckten Com- puter-Ablesungen vergleichbar, jedoch wenn die etwas geringere oder mässigere Geschwindigkeit von 50 bis 75 Worten pro Minute angenommen wird, ist eine Scheibendrehung von 600 Umdrehungen pro Minute adäquat. Es wird hervorgehoben, dass die Hammeran schläge mit einem Sechstel eines Kreises oder einem Bogen von 60@ koinzidieren müssen, was sehr viel weniger genau und deshalb entsprechend einfacher ist als was für eine übliche Schreibcomputeranzeige gefor dert wird, bei der die Hämmer innerhalb eines Bogens von etwa 5 anschlagen müssen.
Mit anderen Worten, das Verfahren ermöglicht einen einfacheren Mechanis mus und stellt nicht so strenge Anforderungen, wie an übliche Sclireibcomptit%#t gestellt wurdcit. Es ist möglich, ein in üblicher Weise gefärbtes Band auf der Peripherie der Scheibe zusammen mit und längs der für die Codierung benötigten Sektoren anzuordnen, so dass das Schreibmaschinenband entfal len kann. Eine solche modizifierte Schreibmaschine ist im weiteren Sinn ein erfindungsgemässes Gerät, jedoch sind die Vorteile der Verwendung einer gewöhnlichen elektrischen Schreibmaschine so gross, dass der Ge brauch eines eigenen getrennten Farbbandes für die Schreibmaschinentypen bevorzugt wird.
Die Codiertinten können, statt von Bändern oder Farbkissen übertragen zu werden, direkt aufgebracht werden. Figur 12 zeigt die Anwendung auf eine übliche elektrische Schreibmaschine mit einer Walze 121, auf der Papier 120 aufgespannt werden kann mit einem bekannten Druckkopf 122 und dem üblichen Farbband 123. Über der Stelle, wo die Type ihr Symbol auf das Papier druckt, befindet sich ein Kopf 124 mit sechs Kanälen, in denen 6 poröse, starre Druckstempel 131, 132, 133, 134, 135 und 136, wie am besten in Figur 13 dargestellt, angeordnet sind.
Im Betrieb wird eine Taste, angenommen die dem Buchstaben a entsprechende, auf der Tastatur der elektrischen Schreibmaschine (nicht dargestellt) ange schlagen. Dadurch schwingt der Druckkopf 122 nach oben und schlägt an das Band 123 an, wodurch das Symbol auf das Papier 120 gedruckt wird. Gleichzeitig leitet die Taste ein codiertes elektrisches Signal zu einem vereinfachten Computer-Mechanismus oder zu einer Entcodierungsmatrix 126 über das Kabel 130.
Jeder der Stempel 131 bis 137 wird normalerweise in seiner zurückgezogenen Stellung durch Federn 129 gehalten, wie in Figur 14 dargestellt. Nachdem das Signal von der Taste empfangen worden ist, gibt der Computer seine Befehle durch das Kabel 125 zu einem Satz von Wandlern in einem Block 127, der, wie dar gestellt, hinter dem Block 124 angeordnet ist. Sechs Wandler 141 bis 145, von denen zwei in Figur 14 dar gesIellt sind, befinden sich hinter den Stempeln<B>131</B> bis 136. Diese Wandler können irgendeine Form haben.
In Figur l4 sind sie als Solenoide mit Erregungsspulen 137 dareestellt. Es wird ancenommen, dass der Code für den getippten oder angeschlagenen Buchstaben nur die Anwesenheit der Komponente in dem Stempel<B>133</B> erfordert.
Das Signal aus dem Computer veranlasst die Magnetspule 137 und die des entsprechenden Kernes 1=13, sich nach vorne zu verschieben, den Stempel 133 anzuschlagen und ihn nach vorne zu drücken, sowie einen kleinen Punkt oder eine andere kleine Form auf das Papier 120 umnittLlbar über dem getippten Symbol zu drucken. Dieser Fa!1 ist in Figur 14 in dein Augen blick dargestellt, in dem das Solenoid das Anschlagen des Stempels 133 bewirkt hat.
Sobald die Taste losge lassen wird, wird das Sol,-noid 137 enterregt und eine Feder<B>129</B> bewirkt, dass der Stempel in seine normale Ruhestellung zurückkehrt und der Druckblock ist hier auf breit, die notwendigen Signale zu empfangen, wenn eine andere Taste gedrückt wird.
Zur klareren Darstellung sind der Block 124 und dessen Stempel sehr stark vergrössert in den Zeichnun gen dargestellt. Tatsächlich sind die Stempel sehr klein und sehr nahe beieinander angeordnet, so dass die sechs möglichen Druckkomponenten einen winzigen Raum auf dem Typenkopf an der Stelle einnehmen, wo dieser anschlägt, um das entsprechende Symbol zu tippen. Figur 15 zeigt Typen 151 aus porösem Material, die einen Teil eines porösen Behälters 152 in dem Druckkopf 153 bilden, der in einen TeL 154 einge steckt werden kann, welcher permanent mit dem Schreibmaschinenmechanismus verbunden ist.
Figur 16 zeigt Typen, die mit dem Typenhebel einstöckig ausge bildet sind und welche als Ganzes aus dem Schreibma schinenmechanismus zwecks Ersatz entfernt werden. Andererseits ist diese Ausführungsform etwas steifer und es ist eine Frage der Wahl, welche der zwei ver schiedenen Modifikationen in einer bestimmten Schreibmaschine verwendet werden soll.
In Betrieb ist der poröse Behälter jeder Type mit einer Codierfarbe, die dem Symbol auf der entspre chenden Schreibmaschinentaste entspricht, imprägniert. Jede Type hat deshalb eine verschiedene Farbe und es ist nicht möglich, dass die Farben einander verunreini gen. Die Druckfläche der Type 151 kann die Form des Sytnbols haben und in diesem Fall ist es zweckmässig, der Farbe ein Farbpigment, z. B. schwarz, zuzusetzen. Alternativ kann die Type eine willkürliche geometri sche Form aufweisen.
Jeder Druckkopf weist eine Type auf porösem Material, z. B. gesintertem Metallpulver, und ein porö ses Reservoir auf, das sich nach unten über einen Teil der Länge des Typenhebels erstreckt. Dieser poröse Körper oder, wenn derselbe zweistöckig ausgebildet ist, was bestimmte Vorteile bietet, diese zwei porösen Kör per werden mit der Farbe für das besondere Symbol imprägniert, d. h. mit einer Tinte, die die Komponen ten entsprechend dem jeweiligen Symbol und keine an dere enthält. Gleichzeitig wird die Schreibmaschine in vollständig üblicher Weise betrieben, was ein zusätz licher Vorteil ist. Die Druckköpfe können eine belie bige Symbolform haben, wie z. B. ein Rechteck, einen Kreis o. dgl., wenn die Nachricht nur in Codierfarbe geschrieben wird und sonst geheim ist. Alternativ und für viele Verwendungszwecke, wie z.
B. für die Konto nummern auf Bankschecks, ist es wünschenswert, dass die Nachricht auch ohne ultraviolette Beleuchtung ge lesen werden kann. In diesem Fall enthält jedes Farb- reservoir e 'was sichtbare Farbe, z. B. schwarz, so dass das Symbol, das nun seine normale. Form hat, auch in einer Form gedruckt wird, die ohne Bestrahlung mit ultraviolettem Licht abgelesen werden kann. Natürlich verhindert eine schwarze Pigmentierung eine weitere Möglichkeit der Abfrage durch diskrete sichtbare Far ben.
Es ist natürlich allgemein bekannt, Druckköpfe mit auswechselbaren Typen auszurüsten, so dass sonst nicht übliche Symbole für einen bestimmten Zweck eingesetzt Werden können, z. B. griechische Buchsta ben. Dies hat jedoch nichts mit den erfindungsgemäs- sen N,lassnahmen zu tun, da solche auswechselbaren Typen durch ein Band anschlagen oder sonst gefärbt werden müssen und natürlich eine Verunreinigung des Symbols daraus resultieren würde.
Das wesentlich 1lerkmal der Erfindung besteht in einem getrennten porösen Behälter oder Reservoir für jede Type, so dass keine Verunreinigung eines Symbols mit der Farbe eines anderen erfolgt.
Für bestimmte Verwendungszwecke ist es wün schenswert, Code-Symbole schnell und vorteilhaft auf einer üblichen und bereits zur Verfügung stehenden Einrichtung drucken oder tippen zu können. Das in Streifen unterteilte Farbband nach den Figuren 1 bis 5 kann vorteilliafterweise in einem gewöhnlichen Schreibmaschinenmechanismus, insbesondere in elek trischen Schreibmaschinen, mit nur geringen zusätzlichen Änderungen verwendet werden.
Im wesentlichen sind die zusätzlichen Elemente, die gewöhnlichen Schreib maschinen, insbesondere elektrischen Schreibmaschi nen angefügt werden müssen, ein Satz von zusätzlichen Codierfarbe-Hämmern oder -Druckköpfen, Speicher elemente und einige andere Einrichtungen, vorzugs weise elektrische Einrichtungen, um Informationen zeitweilig in den Speicherelementen durch Betätigung der gewöhnlichen Tasten einer Schreibmaschinentasta tur zu speichern. Ebenfalls kann eine getrennte Unter bringung von Bändern in einigen Ausführungsformen notwendig sein und in einem der zwei Grundtypen der Vorrichtung nach dieser Erfindung kann der Schreib maschinenwagen einen etwas längeren Laufweg erfor dern, z. B. sechs Tastenabstände.
Um die Beschrei bung der erfindungsgemässen Vorrichtungen nach Figur 17 bis 21 zu erleichtern, wird nun auf 10 Tasten auf einer Schreibmaschine für die 10 Ziffern, die zum Schreiben von Zahlen verwendet werden, Bezug ge nommen. Für diese Zahl von Symbolen sind Codier farben mit vier Komponenten ausreichend. Für die praktische Verwendung der Schreibmaschine ist es ge wöhnlich erforderlich, sowohl die alphabetischen Sym bole als auch die numerischen Symbole zu tippen und für diesen Zweck sind Codierfarben mit sechs Kompo nenten erforderlich. Der Detrieb mit einer grösseren Anzahl von Symbolen wird in genau derselben Weise wie der Betrieb für 10 numerische Ziffern durchge führt.
In Figur 17 ist die Walze 170 einer elektrischen Schreibmaschine mit einer Druclctypenführung 181 dargestellt. Da eine solche Ausbildung von elektrischen Schreibmaschinen üblich ist, werden weder das übliche Schreibband noch die bekannten Typen dargestellt. Die 10 Tasten für die Ziffern 0 bis 9 werden lediglich an gedeutet.
Ein horizontaler Druckkopf 171 ist links von der gewöhnlichen Typenführung 181 mit vier Druckhäm mern 172 bis 175 so angeordnet, dass die Hämmer im Abstand voneinander, der einem eipzelnen iypenab- stand auf der Schreiblinie entspricht, angeordnet sind. Die Hämmer haben kleine Druckflächen, z. B. eine kieine Kreisscheibe und jeder Hammer ist in Flucht mit seinem eigenen, sehr schmalen Band angeordnet. Die Bänder 182 bis 185 entsprechen den Hämmern 172 bis 175. Aus Gründen der klaren Darstellung ist die Breite der Bänder und der Hämmer stark vergrös sert dargestellt.
Tatsächlich nehmen sie in einer Nfaschine nur eine Tasten- oder Stellenhreite ein.
Die vier Komponenten, z. B. vier photolumineszie rende Komponenten, sind mit A, B, C up_d D bezeich net und der Code für die zehn Ziffern ist in Figur 18 auf=ezeichnet. Jedes der Bänder 182 bis 185 ist mit einer entsprechenden Einzelkomponente imprägniert. Das Band 185 mit der Komponente A, das Band 184 mit der Komponente B, das Band 183 mit der Kompo nente C und das Band 182 mit der Komponente D. Die Hämmer werden durch üblichen elektrischen An trieb, wie z. B. Solenc,ide, magnetostriktive X%'andler u.<B>da].</B> betätigt.
Jede Komponente ist ihrer eigenen Speicherschal- tunz 176 bis 179 für die Komponenten A bis D zuge- tei't. Es wird hervorgehoben, dass die Speichereinrich tung 176 zwei Speicherstellen, die Einrichtung 177 c!re:. die Einrichtung 17) %ier 1111C1 die Einrichtung 179 fünf hat. Jede von diesen ist von rechts nach links mit den Komponentenbuchstaben und den Zahlen 1, 2, 3, 4 und 5 bezeichnet, wie aus den Figuren 17, 18 und 20 hervorgeht.
Die Speicherstellen, die mit A1 bis D1 bezeichnet werden, haben tastenbetätigte Einspeicher einrichtungen von üblicher Konstruktion. Die ganz lin ken Stellen A2, B3, C4 und D5 sind für die Ablesung der Anzeige vorgesehen und mit den Hämmern 175 bis 172 verbunden.
Die Speichereinrichtungen sind von der Art wie sie für Binärcomputer üblich sind, die Signale an einer Stelle abfragen und Signale nach aussen an einer ande ren Stelle anzeNen und die für eine Verschiebung der gespeicherten Signale von recht nach links um eine Speicherstelle innerhalb einer bestimmten Speicherein richtung auf irgendein einzelnes Kommando eingerich tet sind. Um die Betriebsweise klar darzustellen, wer den in den Figuren 18 bis 20 die Eingabe- und Anzei- geverbindungen mit durchgezogenen Linien und die Verschiebungs-Operationen mit gestrichelten Linien angedeutet. Diese Bezeichnung ist in Figur 20 für die Anzeigeverbindungen und die Verschiebungsverbin dungen dargestellt.
Weiter wird die übliche Weise der Darstellung des Fehlens eines Signals mit einer Null und des Vorhandenseins eines Signals mit einem Punkt in Figur 20 vorgenommen.
Nachfolgend wird die Codierung einer fünfstelligen Zahl 21089 unter Bezugnahme auf die Figuren 18 und 20 der Zeichnungen erläutert. Figur 18 ist eine rein schematische Darstellung, in der die Tasten so dargestellt sind, dass eine positive Spannung an ihren Stromschienen liegt, die Kontakte haben, welche mit Leitschienen für die verschiedenen, mit den entspre chenden Komponentenbuchstaben bezeichneten Kom ponenten verbunden sind. Diese Kontakte werden durch kleine Kreise auf den Stromschienen der Tasten Null bis 9 in Figur 18 angedeutet und es kann ersehen werden, dass die Kontakte so angeordnet sind, dass die entsprechenden Leitschienen oder Sammelschienen in übereinstimmung mit dem Code erregt werden.
Wenn der Schreibmaschinenwagen sich ganz rechts am Anfang einer Zeile befindet, wird zuerst die Taste angeschlagen. Aus dem Code geht hervor, dass dies die Erregung der Stromschienen A, B und D bewirkt, jedoch keine Spannung wird an die Stromschiene C angelegt. Ein Blick auf die oberste Zeile in Figur 20 lässt erkennen, dass ein Signal in Al, BI und D1, jedoch kein Signal in Cl eingespeichert wird. Die an deren Speicherstellen der Speichereinrichtungen haben keine Signale aufgenommen, da dies der Beginn einer Zeile ist und alle Speichereinrichtungen am Ende der vorhergehenden Zeile, wie unten noch beschrieben werden wird, gelöscht wurde.
Deshalb geben die An zeigepfeile von den Anzeigestellen A2, B3, C4 und D5 kein Signal und kein Hammer wird betätigt. Die Kom mandos für die äussere Anzeige werden von der Sam melschiene 196 abgegriffen. Jede der Tasten hat ihren eigenen Kontakt für diese Sammelschiene, der als Punkt dargestellt ist, um ihn von den Kontakten für die andern vier Sammelschienen zu unterscheiden, die die Speichersignale geben.
Die Taste 2 kehrt dann in ihre Ausgangsstellung zurück und eine Tastenumkehr betätigt den Verschie bungsbetrieb für alle Speichereinrichtungen, wobei ein Signal oder kein Signal je nach Fall eine Speicherstelle nach links verschoben wird. Nun wird die Taste 1 her abgedrückt, wodurch die Leitschienen A, B und C er- regt werden und diese Situation wird durch die zweite Reihe in Figur 2o wiedergegeben. Um eine Verwirrung zu vermeiden, werden die Buchstaben und Bezifferung der Speicherstellen nach der ersten Reihe nicht wieder holt. Im Ergebnis wird ein Signal in Al, BI und C1 und kein Signal in D1 eingespeichert.
Gleichzeitig wird ein Signal von A2 angezeigt, das bewirkt, dass der Hammer 175 durch das ihm zugeordnete Band 185 schlägt und einen Punkt mit der die Komponente A ent haltenden Codierfarbe auf den Wert 2 druckt, der bei der vorausgegangenen Operation getippt wurde. Da kein Signal in den Anzeigestellen der Speichereinrich tungen für die Komponenten B, C und D vorliegt, wer den die anderen drei Hämmer nicht betätigt.
Nun wird die Taste Null gedrückt und die dritte Reihe in Fig. 20 zeigt das Ergebnis. Alle vier Abfrage- Stromschienen werden erregt und ein Sibnal wird in die Speicherstellen aller vier Speichereinrichtungen ein gespeichert. Gleichzeitig wird ein Signal von A2 und B3 angezeigt und die Hämmer<B>175</B> und 174 werden durch ihre entsprechenden Bänder angeschlagen. Hier auf wird die Taste 8 gedrückt und das Ergebnis ist in der vierten Zeile in Fig. 20 zu sehen. Ein Signal wird in B1, C1 und D1 eingespeichert und ein Signal wird von A2 und B3 angezeigt; mit anderen Worten, die Hämmer 175 und<B>174</B> werden wiederum betätigt.
Schliesslich wird die Taste 9 gedrückt, was in der fünf ten Zeile in Fig. 20 angedeutet wird. Ein Signal wird in B1 und Cl eingespeichert und Signale werden von B3, C4 und D5 angezeigt. Mit anderen Worten, die Häm mer 174, 173 und<B>172</B> werden betätigt.
Wenn man nun betrachtet, was mit den Symbolen geschieht, die getippt worden sind, wird klar, dass die Ziffer 2 Punkte von den Komponenten A, B und D empfangen hat. Dieses Symbol stand zuerst über dem Hammer 175, dann über dem Hammer 174, hierauf über dem Hammer<B>173</B> und schliesslich über dem Hammer 172. Es kann jedoch ersehen werden, dass, wenn es über dem Hammer 173 stand, der Hammer nicht betätigt wurde, wie in der vierten Zeile in Fig. 20 dargestellt und deshalb empfängt di,ses Symbol Punkte von den Komponenten A, B und D, was auch nach dem Code sein soll. Das getippte Symbol 1 erhielt einen Punkt von dem Hammer<B>175,</B> dann einen Punkt von dem Hammer<B>174</B> und schliesslich einen Punkt von dem Hammer 173.
Es erhielt jedoch keinen Punkt von dem Hammer<B>172,</B> da; wenn das nächste Symbol Getippt wird und der Hammer<B>172</B> über dem Symbol 1 steht, kein Signal von D5 kommt.
Das Verfahren wird Symbol nach Symbol wieder holt, bis das Ende der Zeile erreicht ist, was jedoch nicht das Ende der Bewegiting des Wagens ist, da dieser sich noch vier weitere Tastenabstände nach links be wegen kann. An dieser Stelle wird die Taste 180 ge drückt. D;es schaltet die Stromschiene 196 ein und löst d;: Anzeigen von A2, B3, C4 und D5 aus. Das Anhe ben der Taste 180 bewegt den Wagen einen Tastenab stand weiter nach links und betätigt die Verschiebungs operation in jeder Speichereinrichtung. Es ist klar, dass das Anheben der Taste 1S0 genau dieselben Operatio nen wie das Anheben irgendeiner anderen Taste, wel che angeschlagen worden ist, einleitet.
Wenn die Taste 180 wieder niedergedrückt wird, betätigt sie die An zeige von den Speichereinrichtungen und wenn sie wie der gehoben wird, bewegt sie den Wagen einen Tasten abstand nach links und bewirkt die Verschiebungsope rationen, die oben beschrieben wurden. Die Taste 180 wird insgesamt viermal niedergedrückt und wieder los gelassen. Es wird hervorgehoben, dass jedesmal, wenn die Taste 180 niedergedrückt wird, kein Signal von irgendeiner Speichereinrichtung eingespeichert wird, und dass deshalb nach Loslassen der Taste bei deren viertem Betrieb kein Signal mehr an irgendeiner Stelle in den Speichereinrichtungen eingespeichert ist.
Mit anderen Worten, die Speichereinrichtungen sind für den Beginn der nächsten Zeile gelöscht, was wie in einer üblichen elektrischen Schreibmaschine erfolgt, in dem die Walze um einen erforderlichen Winkelabstand gedreht und ganz nach rechts verschoben wird. Dieses Löschen der Speichereinrichtungen wurde bei der Be schreibung der Betätigung der Taste 2 erwähnt und ist der Grund, warum die Speichereinrichtungen für die vier Komponenten in der obersten Zeile in Fig.20 keine Signale zeigen, mit Ausnahme wenn die erste Taste niedergedrückt worden ist und ein Signal zu den Einspeicherstellen fortgeleitet wurde.
Die Taste 180 kann viermal von Hand betätigt werden oder es ist ein automatischer Repetiermecha- nismus vorgesehen. Selbst wenn die Taste zu oft betä tigt wird, ereignet sich nach der vierten Betätigung nichts.
Die Fig. 19 und 21 zeigen einen etwas vereinfach ten Mechanismus in anderer Ausführungsform, die jedoch etwas mehr Platz benötigt. Dieselben Teile oder Elemente werden mit denselben Bezugszeichen be zeichnet, jedoch sind die Speichereinrichtungen weitge hend vereinfacht. Jede Speichereinrichtung hat nur zwei Speicherstellen, eine für die Einspeicherung und eine für die Anzeige. Mit anderen Worten, die Einrich tungen sind ähnlich konstruiert wie die Speicherein richtung A der Anordnung nach den Fig. 17, 18 und 20.
Eine Verschiebung findet statt, wenn eine Taste gehoben wird, jedoch erfolgt diese immer von der Speicherung A zur Anzeige A, von der Speicherung B zur Anzeige B ttsw. Um Unklarheiten zu vermeiden, ist in Fig. 19 nur der gestrichelte Pfeil für die Verschie bung von der Speicherung A nach der Anzeige A dar gestellt.
Der Druckkopf 186 unterscheidet sich von dem Druckkopf 171 der Anordnung nach den Fig. 17 und 18 dadurch, dass die vier Hämmer 192 bis 195 nicht horizontal sondern vertikal angeordnet sind. Die Häm mer haben keine kleinen Kreisflächen als Druckflä chen, sondern in vertikaler Richtung voneinander ge trennte Stege 187 bis 190 und eine verschiedene Art von Zeilenendtaste 191 ist vorgesehen. Es soll nun be trachtet werden, was sich ereignet, wenn dieselbe Zahl 21 089 getippt wird, wie in Zusammenhang mit den Fig. 17, 18 und 20 beschrieben wurde. Wenn die Taste 2 angeschlagen wird, wird ein Signal in die Speicher stellen A, B, D ebenso wie bei der zuerst beschriebe nen Anordnung eingespeichert.
Wenn die Taste geho ben wird, findet die Verschiebung statt wie oben be schrieben und ein Signal wird zu den äusseren Anzei- gestellen A, B und D übertragen, jedoch kein Signal wird zu C geleitet, da natürlich kein Signal in die Spei- chersIelle dieser Speicherschaltung eingespeichert wurde. Der Wagen bewegt sich einen Tastenabstand nach links, wenn die Taste losgelassen wird, und wenn nun die Taste 1 angeschlagen wird, bewirkt sie eine Anzeige aus den Speicheranzeigestellen, aber Signale sind nur in A, B und D gespeichert.
Dadurch schlagen die Hämmer 192, 19-1 und 195 gkiehzeitig an und drucken im Abstand voneinander angeordnete schmale Linien über das Symbol 2. Gleichzeitig wird, wie oben beschrieben, ein Signal zu den Speicherstellen A, B und C geleitet. Beim Anheben dieser Taste werden die Signale zu den Anzeigestellen verschoben und wenn die Taste 0 angeschlagen wird, werden die Hämmer 193, 194 und 195 betätigt, jedoch nicht der Hammer 192.
Dadurch werden Linien von diesen Hämmern auf das Symbol 1 gedruckt, was in Übereinstimmung mit dessen Code ist und zur gleichen Zeit werden Signale in die Einspeicherstellen aller vier Speichereinrichtun gen eingegeben oder eingespeichert. Das Anschlagen der Taste 8 bewirkt dann eine Anzeige gemäss dem Code für die Ziffer Null. Mit anderen Worten, alle vier Hämmer schlagen an und ein Signal wird in B, C und D, jedoch nicht in A eingespeichert.
Wenn die Taste 9 angeschlagen wird, ruft sie Anzeigesignale in B, C und D ab, wodurch die Hämmer 192, 193 und 194 ange schlagen werden und diese drei Linien, die den Code für die Ziffer 8 darstellen, über dieselbe drucken. Gleichzeitig werden die Signale für die Ziffer 9 in die Einspeicherstellen der Speichereinrichtungen B und C eingegeben. Wenn die nächste Taste angeschlagen wird, wird eine Anzeige für die Zahl 9 abgerufen, d. h. die Hämmer 193 und 19-l werden angeschlagen. Am Ende der Zeile wird die Taste 191 herabgedrückt und diese bewirkt Anzeigen von A, B, C und D.
Die Taste wird dann durch einen üblichen Mechanismus (nicht dargestellt) arretiert, der Wagen oder die Walze kehrt zu einer weiteren Zeile zurück und der Betrieb beginnt von neuem.
Wenn man die Ausführungsform nach den Fig. 17, 18 und 20 mit der nach den Fig. 19 und 21 vergleicht, kann man erkennen, dass die erstere kleine Punkte auf ein Symbol druckt, von denen einer über dem anderen liegt. Wenn die Bänder 182 bis<B>185</B> etwas verschoben wurden wie es sein soll, dann erfolgt keine Verunreini gung eines Bandes mit Farbe von dem vorangegange nen Codierdruck. Wenn jedoch die Bänder sich nicht genügend bewegen, so dass ein Punkt nie durch densel ben Teil des Bandes geht, ist eine Verunreinigung wenigstens theoretisch möglich.
Ein kleinerer von den Codierpunkten überdeckter Bereich, der bei der in den Fig.17, 18 und 20 dargestellten Ausführungsform möglich ist, geht deshalb zu Lasten einer schnelleren Bandbewegung, was eine kürzere Lebensdauer und eine etwas kompliziertere Ausbildung der Speicherein richtungen bedingt, von denen jeweils eine eine Anzahl von Speicherstellen aufweist, die der Anzahl der Häm mer, die sie steuert, zuzüglich einer weiteren entspre chen. Die elektronischen Einrichtungen werden dadurch nicht schwerwiegend verkompliziert. Es be steht jedoch entweder die Notwendigkeit, die Taste 180 am Ende einer Zeile viermal anzuschlagen oder für eine entsprechende Wiederholung des Anschlags Vorkehrung zu treffen.
Die Modifikation nach den Fig. 19 und 21, die natürlich Bänder, die sehr schmal und horizontal anstatt vertikal gestreift sind, benötigt, hat den Vorteil, dass alle Codierstreifen gleichzeitig ge druckt werden und wenn die Bänder nicht durchhän gen, besteht keine h löglichkeit, dass ein Band mit Farbe aus einem früheren Druck verunreinigt wird. Weiter sind die Speichereinrichtungen und der Betrieb der Taste<B>191</B> am Ende einer Zeile vereinfacht.
Diese Vorteile gehen mit einem normalerweise etwas breite ren und dadurch notw,endiLerweise etwas grösseren Abstand Hand in Hand, der in praktisch verwendbaren h,la"chinen einen Eintasten-Abstandsbetrieb erschwert. Dieser Betrieb kann jedoch leicht mit der Modifikation nach den Fig. 17, 18 und 20 ausgeführt werden.
Mit anderen Worten, beide Ausführungsformen haben ihre jeweiligen Vorteile, insgesamt hat die Erfindung jedoch den Vorteil, dass die verschiedenen Ausführungsfor men eine Flexibilität ermöglichen, durch die die beste Ausführungsform in einem bestimmten Fall entspre chend den Anforderungen gewählt werden kann.
Fig. 21 ist noch stärker vergrössert als die Fig. 17 und 18, um die Form der Hammerflächen zu zeigen, jedoch selbst wenn die Grösse sehr stark verringert ist, wie das in einer in der Praxis verwendeten Maschine der Fall ist, erfordert diese Ausführungsform etwas mehr vertikale Höhe als die andere.
Für bestimmte Verwendungszwecke ist es von Vor teil, Papier oder andere geeignete Unterlagen mit Codierfarben in einem sich wiederholenden Muster vorzudrucken, wobei das Muster in jedem Teil eine verschiedene Codierfarbe enthält. Z. B. wird ein Rechteck, das in Quadrate aufgeteilt ist, oder eine Reihe von Linien oder Streifen, von denen jede eine einzelne Codierfarbenkomponente enthält. Das Codie ren oder Drucken wird nun mit einem lichtundurchläs sigen Material bewirkt, d. h. ein Material, das die Lumineszenz-Strahlung nicht durchlässt, wenn das Papier mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird.
In ghicher Weise darf, wenn durch sichtbares Licht er regte Komponenten verwendet werden, das undurch sichtige I1laterial gleichfalls das sichtbare Licht nicht reflektieren. Ein undurchlässiges schwarzes Pigment ist für alle Zwecke geeignet. Unter Beleuchtung mit ultra violettem Licht muss das Pigment oder die Farbe nur ein starker UV-Absorber sein. Das Pigment kann irgendeine Farbe haben oder sogar farblos sein.
Für das Codieren können stilisierte Buchstaben oder Zahlen verwendet werden, so dass sie nur eine oder mehrere Linien bedecken. Wo immer ein Teil einer Linie mit dem undurchlässigen Material bedeckt ist, wird bei Beleuchtung und Ablesung in einer hinrei chend schmalen vertikalen Linie, z. B. für aufeinander folgende Symbolabstände, der Code, man könnte sagen durch die Umkehr der oben erläuterten Farbcodierung si.htbar. Mit anderen Worten, der Code besteht nun aus denjenigen Linienbereichen, die nicht von einem undurchlässigen Material bedeckt sind.
Diese Massnahme bietet den Vorteil, dass eine An zahl von Kopien gemacht werden kann, da gewöhn liches oder unter bestimmten Umständen besonderes Kohlepapier dieselben undurchlässigen Bereiche er zeuot und es deshalb möglich ist, Kohlepapier-Kopien der codierten Farbsymbole oder Nachrichten zu machen, was bisher nicht möglich war. Mit anderen Worten, diese Ausführungsform nach der Erfindung crmöglicht die Herstellung mehrerer Kopien. Es wurde gesunden, dass der Preisunterschied für vorgedrucktes Papier bei moderner Mengenfertigung klein ist. Für Kopiezwecke sind die Zeilen der verschiedenen Kom ponenten mit geeigneten Indices, z. B.
Markierungen, gestanzten Löchern, oder Kerben u. dgl. versehen, damit eine Anzahl von Blättern genau übereinander in Flucht angeordnet werden kann.
In Fig.22 ist ein Papierblatt 210 dargestellt mit Reihen von vier Streifen 1, 2, 3 und 4 für vier ver schiedene Codierfarben. Z. B. kann ein Streifen 4,5- Diph:nylimidazolon-2 und die anderen drei Chelate von Europium, Terbium und Samarium enthalten. Als Einrichtungen zum Ausrichten oder Fluchten sind Löcher 206 oder gedruckte Marken 207 oder 208 dar gestellt. Natürlich muss das Stanzen von Löchern oder das Drucken der Marken genau erfolgen, so dass eine ausreichende Fluchtung oder Ausrichtung der Blätter möglich ist.
Wenn eine Anzahl von Kohlepapier- Kopien gemacht werden müssen und wenn die Schreib maschine mit einem geeigneten Fluchtungsmechanis- mus ausgerüstet ist, ist der Gebrauch von gestanzten Löchern vorteilhaft.
Die Streifen oder Linien mit unterschiedlichen Codierfarben 1, 2, 3 und 4 müssen in derselben Rei henfolge sich über die ganze Seite wiederholen, jedoch ist deren Breite nicht besonders kritisch. Diese wird durch das Auflösungsvermögen des verwendeten ultra violetten Anzeigemechanismus bestimmt. Da diese Auflösung ziemlich hoch ist, können sehr schmale Linien verwendet werden, so dass Schreibmaschinenty pen mit Übergrösse nicht notwendig sind. Der Abstand und die Breite der Linien ist aus Gründen der Klarheit in den Zeichnungen vergrössert.
Fig.23 zeigt stilisierte Zahlen. Es kann ersehen werden, dass, wenn man eine ultraviolette Anzeige nahe der rechten Kante abliest oder für ihre Schwel lenempfindlichkeit die volle Breite eines jeweiligen Buchstabens gefordert wird, jeder Buchstabe einen ein zelnen Code zeigt. Angenommen, dass die Anzeige oder Ablesung eine volle Breite erfordert, um ein Signal zu geben, jedoch kein Signal z. B. mit der Hälfte irgendeines Streifens gegeben wird, dann gibt die Ziffer 1 ein Signal aus der Fluoreszenzstrahlung von den Streifen 1, 2 und 3, die Zahl 2 nur aus den Streifen 2 und 3; die Zahl 3 nur aus den Streifen 1 und 3; die Zahl 4 aus den Streifen 1, 2 und 4 und so weiter. Null würde sich aus dem Streifen 3 und ein Leersymbol aus keinem Streifen ergeben.
Wenn stilisierte Zahlen, wie sie in Fig.23 darge stellt sind, verwendet werden, können diese aufgrund ihrer Gestalten ohne Ultraviolett-Anzeige abgelesen werden. Jedoch müssen diese Zahlen nicht stilisierte Formen haben und können durch Kombinationen von Rechtecken angedeutet werden. In einem solchen Fall würde ein Rechteck, das nur den Streifen =1 bedeckt, dasselbe Signal wie die stilisierte Ziffer 1 ergeben.
Fig.24 zeigt ein ähnliches Fünflinienpapier, mit dem Buchstaben und Zahlen geschrieben werden kön nen. Der Buchstaben A erzeugt ein Signal aus dem 1., 2., 3. und 5. Streifen, der Buchstabe NI aus dem 2., 3. und 5. Streifen; der Buchstabe L aus dem 1., 2., 3. und 4. Streifen; der Buchstabe I aus allen 5 Streifen usw.
Fig.25 stellt eine weitere Möglichkeit des Druk- kens von fünfzeiligem oder gestreiftem Papier dar. Es sind die Symbole für die ersten zehn Ziffern und den Beginn des Alphabets dargestellt. Anstelle stilisierter Zahlen oder Buchstaben zu drucken, die visuell abgele sen werden können, erfolgt das Drucken mit einem festen Farben-Überzug über die meiste Fläche des Papiers mit freien Rechtecken auf verschiedenen Strei fen. Die Ablesung ist dieselbe wie bei der Darstellung nach den Fig. 23 und 2.1, jedoch kann der Druck nicht leicht visuell abgelesen werden.
Dies gilt besonders, wenn der Druck farblos ist, jedoch ultraviolettes Licht nicht durchlässt. In einem solchen Fall kann die Nach richt ganz geheimgehalten und dennoch die Vorteile, Kopien machen zu können, erhalten werden. Da es etwas schwierig ist, Kohlepapier herzustellen, das in einer Farbe druckt, die für sichtbares Licht transpa- reut, jedoch für ultraviolettes Licht undurchlässig ist, wird gewöhnlich nur die erste Kopie auf diese Weise hergestellt, während die anderen Durchschläge gefärbt sind, z. B. schwarz. Das Problem ist dasselbe wie bei der Anordnung nach den Fig. 23 und 24. Jedoch sollte es dabei nicht auftreten, da die Nachricht visuell abge lesen werden kann.
Fig.26 zeigt ein etwas unterschiedliches, sich wie derholendes Muster. Aus Gründen der Einfachheit ist dieses in vier Komponenten dargestellt, die für Zahlen brauchbar sind. Das Muster hat die Form von Quadra ten, die in vier kleinere Quadrate unterteilt sind. Da diese Flächen dieselbe Funktion ausüben, wie die be vorzugten Streifen nach Fig. 23, werden sie mit densel ben Bezugszeichen, nämlich 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Jedes einzelne kleine Quadrat ist auf dem Papier mit einer bestimmten Komponente vorgedruckt.
Wie bei der Anordnung nach Fig.23 überzieht der Druck ein oder mehrere Rechtecke mit der Farbe, die entweder sowohl für ultraviolettes Licht als auch für sichtbares undurchlässig oder, wenn gewünscht, im sichtbaren Licht farblos erscheint, jedoch für das ultraviolette un durchlässig ist. Die zehn Ziffern sind in Fig. 26 darge stellt. Der Druck ist schraffiert angedeutet, obgleich natürlich in Wirklichkeit die Farbe immer ein oder mehrere Quadrate ganz überzieht.
Die Anordnung nach Fig.26 kann erweitert wer den, um Buchstaben sowie Zahlen mit einem Muster von Rechtecken mit sechs kleinen Quadraten anstelle von quadratischen Mustern mit vier kleinen Quadraten anzuzeigen. Die Betriebsweise ist dieselbe wie sie für den einfacheren Fall der zehn Ziffern, welcher in die ser Figur dargestellt ist, beschrieben wurde.
Die Anzeige ist im wesentlichen dieselbe wie bei der Anordnung nach den Fig.22 bis 25, da nur die nicht maskierten kleinen Rechtecke fluoreszieren und der Code in derselben Weise wie bei den bevorzugten vorgedruckten Linien oder Streifen interpretiert wird. Die Verwendung von Streifen wird bevorzugt, da es etwas schwieriger ist. Quadrate ohne Ineinanderfliessen zu drucken als Streifen, die eine kleine Trennung zwi schen sich haben. Wesentlich ist, dass die Erfindung nicht auf ein besonderes Muster beschränkt ist.
Die Erfindung wurde bisher in Zusammenhang mit Papier oder ähnlichen Unterlagen erläutert, die die Herstellung von Durchschlägen von selbst anbieten. Es wird hervorgehoben, dass zwar dieser wichtige Vorteil auf solche Unterlagen beschränkt ist, die Vorteile der Verwendung von Standard-Farben sind jedoch in glei cher Weise bei Unterlagen von Bedeutung, die die Herstellung von Durchschlägen nicht ermöglichen. Bei spiele bestimmter solcher Unterlagen sind Behälter, Flaschen, dicke Platten aus Holz oder anderem Mate rial u. dgl. Alles was im allgemeinsten Sinn gemäss die ser Erfindung erforderlich ist, ist, dass die Oberfläche der Unterlage geeignet ist, um mit Zeichen bedruckt zu werden.
Die Erfindung kann für die räumliche Darstellung benutzt werden, die nur bei Beleuchtung mit ultravio lettem Licht erscheint. Diese Darstellungen können de korativ und entweder für sich allein stehen oder einer anderen Darstellung, einem Bild oder einer Zeichnung überlagert sein. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Darstellung von Maschinenelementen für Lehrzwecke. Z. B. kann in einer mechanischen zweidimensionalen Zeichnung ein besonderer Teil, z. B. ein Zahnrad, ein Nocken oder ein anderes Element in zwei verschiede- nen Farben gezeichnet oder gedruckt werden.
Unter sichtbarem Licht erscheint nur die zweidimensionale Zeichnung der Maschine, jedoch wenn die richtigen Brillen getragen werden oder die Zeichnung der Maschine durch einen geeigneten Betrachter mit den verschiedenen Filtern für die beiden Augen betrachtet wird, und mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird, er scheint das Maschinenelement in dreidimensionaler Form . Eine äusserst markante Illustration für Unter richtszwecke wird dadurch erhalten und dies ist ein wichtiges Anwendungsgebiet dieser Erfindung. Die Er findung ist nicht auf die besondere Form der dreidi mensionalen oder stereoskopischen Zeichnungen in zwei Farben beschränkt und das oben genannte An wendungsgebiet ist nur beispielsweise ohne eine beab sichtigte Einschränkung genannt.
Es ist weiter möglich, mehr als ein Element stereo skopisch durch Verwendung von zwei verschiedenen Codierfarben für ein Element und zwei anderen Codierfarben, die bei anderen Wellenlängen in dem sichtbaren Spektrum fluoreszieren, für das andere Ele ment darzustellen. Es ist daher möglich, mit einem Satz von Schaulinsen oder Brillen oder einem Satz von Filtern in dem Betrachter ein Element zu sehen, wenn eine ultraviolette Beleuchtung verwendet wird, und dann durch Verwendung eines anderen Paares von Fil tern, die den anderen beiden Farben für das zweite Element entsprechen, dieses zum Vorschein zu brin gen. Sehr ausgeprägte Effekte sind möglich und für Unterrichtszwecke kann zuerst ein Element und dann das andere gezeigt werden.
Dies kann dasselbe Ele- tnent in verschiedenen Stellungen sein, wie es oft bei der Darstellung wichtig ist, was sich in einer Maschine ereignet, wenn ein bestimmtes Element eine und dann eine andere Stellung einnimmt.
Mehr als zwei verschiedene Elemente oder mehr als zwei verschiedene Stellunt-en desselben Elementes können dargestellt werden, wenn ein drittes Farben paar verwendet wird. Wenn mehr als vier Farben ver wendet werden, ist es normalerweise wünschenswert, nur Lanthaniden-Chelate als die photolumineszieren den Komponenten für alle Farben zu verwenden, da das Fluoreszenzband von organischen fluoreszierenden Materialien, wie z.
B. Diphenylimidazolon, beträchtlich breiter ist und es schwierig ist, eine grosse Anzahl von unterschiedlichen Fluoreszenzbanden dem sichtbaren Spektrum mit hinreichender Filterschärfe anzupassen so dass nur die Banden, die der einen stereoskopischen Darstellung eines besonderen Elementes oder einer Stellung eines Elements entsprechen, zu sehen sind und diese nicht durch die Fluoreszenzstrahlun! des anderen Elementes oder der anderen Stellung desselben Ele mentes beeinträchtigt werden.
Die Fluoreszenzbanden von chelatisierten Lanthaniden-Ionen sind so schmal und scharf (meistens schmaler als 100 A oder in vielen Fällen weniger als 50 A), dass in dem sichtbaren Bandbereich, der mehrere 1000 A breit ist, die Anzahl von möglichen Elementen ziemlich gross sein kann, wobei natürlich sehr scharfe Trennfilter in dem Be trachter oder den Brillen erforderlich sind, was jedoch mit modernen Interferenzfiltern recht einfach ist.
Den noch existiert eine Grenze der Anzahl von Lanthani- den-Ionen. Die Fluoreszenzfarbe ist abhän;ic, von dem jeweiligen Lanthaniden-Ion selbst und nicht oder nur leicht abhängig von den Liganden, die verwendet wer den, um die Chelate herzustellen. Im allgemeinen wird die Wahl der Liganden hauptsächlich durch die Quan- tenausbeute der Photolumineszenz bestimmt, wohinge gen das scharfe Strahlungsband durch das Lanthani- den-Ion selbst definiert wird.
Es existieren nur eine begrenzte Anzahl von ver schiedenen Lanthaniden-Ionen, da es nur etwa 13 die ser verschiedenen Elemente ausschliesslich des seltenen Prometium gibt, und nicht alle diese Elemente sind verbindbar, wenn es sich um eine sichtbare Beobach tung handelt, da einige Lumineszenzbanden in dem nahen Infraroten haben, das natürlich nicht für das menschliche Auge sichtbar ist. Theoretisch natürlich könnte bei einer photolumineszierenden Komponente, die im nahen Infrarot fluoresziert, das entsprechende Filter ein Umwandlungsschirm sein, der im Sichtbaren luminesziert, wenn er infrarote Strahlung empfängt.
Dies wird jedoch ziemlich kompliziert und deshalb ist eine solche Massnahme zwar im Rahmen der Erfin dung möglich, jedoch wird sie nicht bevorzugt. Für den praktischen Betrieb sind vier verschiedene Lanthani- den-Chelate leicht erhältlich und es ist üblich, sechs oder sogar acht zu verwenden. Dies stellt nahezu die Grenze der Anzahl von verschiedenen stereoskopi schen Paaren dar, die in der Praxis gemäss dieser Er findung verwendet werden können. Jedoch diese Be schränkung ist nicht schwerwiegend, da im allgemeinen eine hinreichende Anzahl von dreidimensionalen Dar stellungen für die praktische Verwendung möglich ist.
Es ist bekannt, dass das Gehirn Farben, die mit den zwei Augen empfangen werden, synthetisiert. Dies macht es möglich, ein einziges stereoskopisches Muster oder Element in vollständig natürlicher Farbe darzu stellen. Eine der Farben kann im Blauen fluoreszieren, wobei das entsprechende Filter verwendet werden soll - ein Beispiel für diese Situation stellt der Diphenyl- imidazolon-Fluoreszenzstrahler dar - und die andere Farbe kann eine Mischung von zwei Lanthaniden-Che- laten sein, wobei eines im Roten und das andere im Grünen fluoresziert.
Durch geeignete Konzentration der Komponenten ist es möglich, den dreidimensiona len Gegenstand in verschiedenen Farben unter Ver wendung natürlich eines Doppelband-Passfilters in einer Brille oder einem Sucher darzustellen. Theore tisch würde es möglich sein, einen Gegenstand darzu stellen, der eine Anzahl von verschiedenen Farben an verschiedenen Teilen des Gegenstandes aufweist, solange keine der Farben spektral ist, d. h. von nur einem Auge wahrgenommen wird, jedoch existiert eine Einschränkung, da natürlich die verschiedenen Farben nicht in der stereoskopischen Zeichnung gemischt wer den dürfen.
Dies ist selbstverständlich kein Problem, wenn das dreidimensionale Element in einer einzigen Farbe dargestellt werden soll, da dann die zwei Farben mit den richtigen Konzentrationen der jeweiligen pho tolumineszierenden Materialien gedruckt werden kön nen.
Die ausgesuchten Liganden sollten zweckmässiger- weise eine hohe Quantenausbeute liefern. Obgleich die Empfindlichkeit des menschlichen Auges so gross ist, dass die absolut maximale Quantenausbeute normaler weise nicht notwendig ist, können Liganden, die sehr wirksam sind, wie z. B. einige der hochwirksamen a, @-Diketone verwendet werden.
Nachfolgend werden typische Kombinationen von Lanthaniden-Chelaten und anderem photolumineszieren- dem Material zusätzlich zu dem Europium und Diphe- nylimidazolon, die oben z.ls besonders geeignet für die stereoskopische Darstellung erwähnt wurden, aufge- führt.
Für die rotgrüne stereoskopische Darstellung Europium-Chelate für eine Farbe und Terbium für die andere: eine Mischung aus Europium und Terbium für die eine und Diphenylimidazolon für die andere Farbe für die Farbdarstellung.
Wenn die stereoskopische Darstellung nur in den photolumineszierenden Materialien ausgeführt ist, die unter gewöhnlichem Licht farblos sind, ist ein sehr markanter Effekt möglich, da die dreidimensionale Darstellung bei ultravioletter Beleuchtung sehr überra schen kann. Es wird jedoch hervorgehoben, dass die Erfindung ebenfalls in Verbindung mit einer gewöhn lichen stereoskopischen Wiedergabe anwendbar ist.
Angenommen, dass die photolumineszierenden Kom ponenten Chelate von Europium und Terbium sind, und scharf im Roten und Grünen trennende Filter für die zwei verschiedenen Augen verwendet werden, kön nen eine verschiedene Konstruktion oder ein Maschi nenelement in einer verschiedenen Stellung stereosko pisch mit roten und grünen Tinten geeigneter Färbung gezeichnet werden, so dass deren reflektierte Strahlen durch die scharf trennenden Rot- und Grünfilter für die zwei Augen fallen. Das Muster oder die Konstruk tion wird in eine Schaubox eingesetzt.
Wenn ein Schaltknopf gedrückt wird, bewirkt er eine Beleuch tung mit sichtbarem Licht und ergibt eine stereoskopi sche Wiedergabe einer Konstruktion oder eines Maschinenelementes in einer bestimmten Stellung. Dann wenn die Beleuchtung vom Sichtbaren zu dem Ultravioletten geschaltet wird, wird eine andere Kon struktion oder dasselbe Element in einer anderen Stel lung sichtbar. Da die Farbe in beiden Fällen gleich er scheint, wird ein sehr markanter Effekt erhalten, wenn von einer Beleuchtung auf die andere umgeschaltet wird, insbesondere, wenn eine mechanische Zeichnung mit einem Element dargestellt ist, das stereoskopisch in einer Stellung und dann in der anderen gezeigt ist.
Bei der Modifikation, in der eine mechanische Zeichnung mit einer oder mehreren stereoskopischen Darstellungen vorgesehen ist, kann es notwendig sein, dass die Zeichnung der Maschine sowohl unter sicht barer als auch unter ultravioletter Beleuchtung erschei nen soll. Dies ist natürlich leicht, da es nur notwendig ist, dass diese Teile der Konstruktion in einer Farbe gedruckt werden, die sowohl im Sichtbaren erscheint als auch die photolumineszierenden Komponenten ent hält. Dann wird das Aussehen im wesentlichen das selbe sein, ob man vom sichtbaren Licht zu der ultra violetten Beleuchtung übergeht oder nicht.
Nachstehend werden Beispiele für Komponenten massen gegeben, wobei die Teile auf das Gewicht bezogen sind.
<I>Beispiel 1</I> Yttriumoxyd (215 Teile) wird durch und durch mit 19,3 Teilen Thuliumoxyd und 117 Teilen Ammonium- metavanadat gemischt und die resultierende Mischung wird in einen Platin-Tiegel eingegeben und in Luft bei 800' C zwei Stunden lang erhitzt. Das Produkt hat die Zusammensetzung Yo,"Tm"oSVO, und scheint in einer einzigen Phase vorzuliegen.
Nach dem Mahlen, das zum Aufbrechen der grös- seren Aggregate durchgeführt wird, zeigt eine mikro skopische Untersuchung, dass das Pulver aus Kristallen von etwa 2 bis 3 Mikron Kantenlänge besteht, die in Haufen von 2 bis 10 gruppenweise zusammenliegen, mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 8 Mikron. Wenn mit einer Strahlung von<B>3100</B> A dieses Pulver bestrahlt wird, luminesziert es stark bei 0,48 p und 0,80 p. Die Lebensdauer der Lumineszenz wurde mit 62 Mikrosekunden festgestellt.
<I>Beispiel 2</I> Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei das Thuli- umoxyd durch 19,1 Teile Erbiumoxyd ersetzt wird. Das resultierende Produkt hat die Zusammensetzung Y"osEro.oaVO,. Wenn das Pulver mit einer Strahlung von 3100A beleuchtet wird, luminesziert es im Grü nen mit vielen schmalen Linien zwischen 0,52 und 0,56 ,cc. Die Lumineszenz-Lebensdauer beträgt 11 Mikrosekunden.
<I>Beispiel 3 -</I> Trockenes Y,03 (99,999 0"'o), trockenes Dy203 (99,9 %) und trockenes NH,V03 (99,4 %) werden in Gewichtsverhältnissen von 22446/224/23396 auf Achat bis zu einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 1 Mikron zerstossen und dann in einem Wal zenmischer 2 Stunden lang gemischt. Die Mischung wird in einem Platin-Behälter bei 815 10 C 55 Minuten lang erhitzt.
Die Hälfte der Probe wird dann ohne weitere Behandlung entfernt, während die andere Hälfte 10 weitere Minuten erhitzt wird und dann bei 180 1 C 1 Stunde lang wärmebehandelt wird. Das Produkt Y"oo,Dyo,oo0V0, hat eine durchschnittliche Teilchengrösse von 3 bis 4 Mikron, wenn es nicht wär mebehandelt und 5 bis 6 Mikron, wenn es wärmebe handelt wurde.
<I>Beispiel 4</I> Trockenes Y,03 (99,999 %), trockenes Eu,0, (99,99 %) und trockenes NH,VO, (99,4 %) werden in Gewichtsverhältnissen von 2l452/1760/23396 mitein ander vermischt auf Achat zu einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 3 Mikron gemahlen und in einem Walzenmischer 2 Stunden lang gemischt.
Die Mischung wird in einen Platin-Behälter eingegeben, 1 Stunde lang be725 10 C erhitzt und auf Raum temperatur in 15 Minuten abgekühlt. Das Produkt wird zerstossen und dann bei 725 C 1 weitere Stun den erhitzt. Das Yo";Euo,o3VO,, das auf diese Weise hergestellt wurde, ist ein homogenes Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 2 Mikron.
<I>Beispiel 5</I> Trockenes Eu,0, (99,99 %) und trockenes H,WO, (99,0%) werden in Gewichtsverhältnissen von 3519/7498 gemischt auf Achat auf eine Teilchengrösse von etwa 2 Mikron gemahlen und 1 Stunde lang in einem Walzenmischer gemischt. Die Mischung wird in einen Platin-Behälter gegeben, 1 Stunde lang bei 1000 15 C erhitzt und dann auf Raumtemperatur während einer Dauer von 3 Stunden abgekühlt.
Das Eu2(WO,)s, das auf diese Weise hergestellt wurde, ist ein homogenes Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 1 p.
<I>Beispiel 6</I> Das Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, mit Ausnahme, dass das Eu,0, durch Tb,0, ersetzt wird und das Gewichtsverhältnis von Tb,0; zu HzWO, 3758/7498 beträgt. Das Tb3(WO,)3, das auf diese Weise hergestellt wurde, ist ein weisses Pulver.
<I>Beispiel 7</I> Das Verfahren nach Beispiel 4 wird wiederholt, mit Ausnahme, dass Eu,0, durch Yb,03 ersetzt wird und die Gewichtsverhältnisse von Y203/Yb2O3/NH,VO$ 2451/197/2340 betragen. Das auf diese Weise herge stellte Produkt luminesziert bei 0,985 ,l < , wenn es mit einer Strahlung von 3100 A erregt wird.
EMI0016.0069
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Luminiszierende <SEP> Wellenlänge <SEP> Wellenlänge <SEP> Träger+
<tb> Komponente* <SEP> der <SEP> der <SEP> lumines erregenden <SEP> zierenden
<tb> Strahlung** <SEP> Strahlung**
<tb> Eu(TFAC)3(TOPO)z <SEP> 313 <SEP> 613 <SEP> PMMA <SEP> <B>16000</B>
<tb> Eu(TFAC)3(TOPO)2 <SEP> 313 <SEP> 613 <SEP> Benzol <SEP> 14000
<tb> Eu(HFAC)3(TOPO)2 <SEP> 313 <SEP> 613 <SEP> EtAc <SEP> 48000
<tb> Dy(DPM)3(TOPO), <SEP> 313 <SEP> 575 <SEP> Benzol <SEP> 900
<tb> Dy(DPM)3(TOPO)2 <SEP> 285 <SEP> 575 <SEP> Benzol <SEP> <B>3060</B>
<tb> Sm(TTA)'(TOPO).= <SEP> 343 <SEP> 640 <SEP> Benzol <SEP> 1 <SEP> 350
<tb> Sm(DBM)3 <SEP> 350 <SEP> 640 <SEP> EtAc <SEP> < <SEP> 50
<tb> Tb(BAC)3 <SEP> 325 <SEP> 543 <SEP> Alkohol <SEP> < <SEP> 50
<tb> Tb(TFAC)3 <SEP> 313 <SEP> 543 <SEP> Alkohol <SEP> 460
<tb> Tb(TFAC)3(TOPO)
z <SEP> 313 <SEP> 543 <SEP> PMMA <SEP> 4600
<tb> PipEu(BTFAC), <SEP> 325 <SEP> 613 <SEP> CH,CN <SEP> 46000
<tb> *)-Lumineszierende <SEP> Komponente <SEP> als <SEP> gelöster <SEP> Stoff <SEP> in <SEP> dem <SEP> ")-Wellenlänge <SEP> des <SEP> Bandenmaximums <SEP> in <SEP> hlillimikron.
<tb> aufgeführten <SEP> Träger <SEP> in <SEP> molarer <SEP> Konzentration <SEP> im <SEP> Be reich <SEP> von <SEP> 10-3 <SEP> bis <SEP> 10-1. <SEP> Es <SEP> werden <SEP> folgende <SEP> Abkürzun- <SEP> +) <SEP> - <SEP> Es <SEP> werden <SEP> folgende <SEP> Abkürzungen <SEP> verwendet: <SEP> <B>PNIh'IA</B> <SEP> =
<tb> gen <SEP> verwendet:
<SEP> TFAC <SEP> = <SEP> Trifluoracetylacetonat, <SEP> TOPO <SEP> Polymethylmethacrylat <SEP> fest, <SEP> EtAc <SEP> = <SEP> Äthylacetat <SEP> und
<tb> Trioctylphosphinoxyd, <SEP> HFAC <SEP> = <SEP> Hexafluoracetylace- <SEP> Alkohol <SEP> = <SEP> <B>V <SEP> l.</B> <SEP> Äthanol-Methanol-Gemisch.
<tb> tonat, <SEP> <B>DM</B> <SEP> = <SEP> Dipivaloylmethid, <SEP> TTA <SEP> =Thenoyltrifluor acetonat, <SEP> DBM <SEP> = <SEP> Dibenzoylmethid, <SEP> BAC <SEP> = <SEP> Benzoyl acetonat, <SEP> Pip <SEP> = <SEP> Piperidinylcation <SEP> und <SEP> BTFAC <SEP> = <SEP> Benz oyltrifluoracetonat.
EMI0017.0001
<I>Tabelle <SEP> Il</I>
<tb> Luminiszierende <SEP> Wellenlänge <SEP> Wellenlänge
<tb> Komponente* <SEP> der <SEP> der <SEP> lumines erregenden <SEP> zierenden
<tb> Strahlung** <SEP> <B>Strahlung**</B>
<tb> <B>Y0.994</B>1<B>)J0.009V04</B> <SEP> 313 <SEP> 575 <SEP> 750
<tb> Y0.VEuo.03V04 <SEP> 3<B>1</B>3 <SEP> 618 <SEP> 1800
<tb> EUV04 <SEP> 313 <SEP> 618 <SEP> < <SEP> 20
<tb> Eu2(WO,)3 <SEP> 254 <SEP> 615 <SEP> < 20
<tb> (Y0.93Eu0.0<B>5</B>)<B>2</B>03 <SEP> 254 <SEP> 612 <SEP> 475
<tb> PipEu(BAC)a <SEP> 313 <SEP> 613 <SEP> 70
<tb> Tby(W04)3 <SEP> 313 <SEP> 545 <SEP> < <SEP> 20
<tb> Tb<B>2</B>(WO,)3 <SEP> 254 <SEP> 545 <SEP> < 20
<tb> *)-Die <SEP> lumineszierende <SEP> Komponente <SEP> liegt <SEP> als <SEP> Feststoffteil chen <SEP> der <SEP> angegebenen <SEP> Zusammensetzung <SEP> vor.
<SEP> Sämtliche
<tb> Abkürzungen <SEP> siehe <SEP> Tabelle <SEP> I.
<tb> ")-Wellenlänge <SEP> des <SEP> Bandenmaximums <SEP> in <SEP> Millimikron. <SEP> Die
<tb> Halbwertsbandbreite <SEP> für <SEP> die <SEP> erregende <SEP> Strahlung <SEP> beträgt
<tb> etwa <SEP> 5 <SEP> Millimikron. Die Tabelle unten gibt typische Wellenlängen wieder, bei denen lumineszierende Strahlungen von Ionen selte ner Erden beobachtet wurden.
Einige der Banden liegen im sichtbaren und einige wenige im nahen infraroten Bereich des Spektrums.
EMI0017.0008
<I>Tabelle <SEP> 111</I>
<tb> Ion <SEP> der <SEP> seltenen <SEP> Erde <SEP> lumineszierende <SEP> Strahlung
<tb> Pr" <SEP> 0,51 <SEP> ,cc <SEP> oder <SEP> 0,65 <SEP> ,ei
<tb> Nd+3 <SEP> 0,88 <SEP> 11 <SEP> und <SEP> 1,06 <SEP> <I>E</I><B>1</B>
<tb> Sm+3 <SEP> 0,645 <SEP> ,
<tb> Eu+3 <SEP> 0,613 <SEP> cc
<tb> Tb+' <SEP> 0,543 <SEP> ,u
<tb> Dy+3 <SEP> 0,576 <SEP> ,u
<tb> Yb+3 <SEP> 0,970 <SEP> u
<tb> Er+3 <SEP> 0,52-0,55 <SEP> <I>E1</I> <SEP> und <SEP> 1,54 <SEP> <I>Et</I>
<tb> Ho <SEP> 0,54 <SEP> Et
<tb> Tm+3 <SEP> 0,48 <SEP> ,ci <SEP> und <SEP> 0,8 <SEP> ,a